Des morceaux vaporisés de planètes semblables à la Terre dans des étoiles mourantes

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Les restants de croûtes de planètes similaires à la nôtre ont été découverts dans l’atmosphère de quatre naines blanches voisines du Soleil par des astronomes de l’Université de Warwick, offrant un aperçu des planètes qui orbitaient autour de ces étoiles, il y a des millions, voire des milliards d’années.

Ces croûtes sont les couches extérieures de planètes rocheuses similaires à la Terre, ou à Mars, et pourraient donner des informations importantes aux astronomes sur la composition chimique des planètes qui tournaient autrefois autour de ces étoiles mourantes.

Les travaux sont rapportés dans Nature Astronomy, et portent notamment sur certains des systèmes solaires les plus anciens examinés à ce jour.

L’équipe de chercheurs dirigée par l’Université de Warwick analysait des données provenant du télescope Gaia, de l’Agence spatiale européenne, qui portent sur plus de 1000 naines blanches situées à proximité du Soleil, lorsqu’ils ont détecté un signal inhabituel de l’une de ces étoiles mourantes.

Les scientifiques ont utilisé la spectroscopie pour analyser la lumière de cette étoile à diverses longueurs d’ondes, ce qui leur permet de détecter lorsque des éléments de l’atmosphère de l’étoile absorbent la lumière dans différentes couleurs, en plus de déterminer quels éléments sont présents dans cette étoile, et en quelles quantités. Ils ont aussi analysé le spectre de 30 000 naines blanches découlant d’une recension appelée Sloan Digital Sky Survey, et dont le contenu a été publié au cours des 20 dernières années.

Le signal correspond à la longueur d’onde du lithium, et les astronomes ont rapidement découvert trois autres naines blanches possédant ce même signal, dont l’une possède aussi du potassium dans son atmosphère. En comparant les quantités de lithium et de potassium avec celles des autres éléments détectés – le sodium et le calcium –, ils ont constaté que les proportions d’éléments correspondaient à la composition des croûtes planétaires de mondes comme la Terre et Mars, si ces croûtes étaient vaporisées et mélangées aux couches supérieures de l’atmosphère d’une étoile pendant deux millions d’années.

Selon le principal auteur de l’étude, le Dr Mark Holland, « par le passé, nous avons vu toutes sortes de choses comme le manteau et du matériau provenant du coeur (d’une planète), mais nous n’avions pas réellement détecté de croûte planétaire. Le lithium et le potassium sont de bons indicateurs de la présence d’une telle croûte, comme on ne les détecte pas en grande quantité dans le manteau ou dans le noyau ».

Toujours au dire du Dr Holland, « nous savons maintenant quelle signature chimique rechercher pour détecter ces éléments, nous avons l’opportunité d’examiner un grand nombre de naines blanches et en découvrir d’autres. Puis, nous pouvons observer la distribution de cette signature et voir à quelle fréquence nous pouvons détecter ces croûtes planétaires et comment cela se compare à nos prédictions ».

Les couches supérieures des naines blanches contiennent jusqu’à 300 000 milliards de tonnes de débris rocheux, y compris jusqu’à 60 gigatonnes de lithium et 3000 gigatonnes de potassium, soit l’équivalent d’une sphère de 60 kilomètres de rayon d’une densité similaire à celle de la croûte terrestre de notre planète. La quantité de matériau détectée est similaire, en termes de masse, à celle des astéroïdes que nous pouvons observer dans notre propre système solaire, ce qui porte les astronomes à croire que ce qu’ils ont détecté dans ces quatre étoiles est du matériau provenant d’une planète, plutôt que d’une planète entière.

Les naines blanches sont des étoiles en fin de vie, qui ont ainsi brûlé leur carburant et se refroidissent depuis des milliards d’années. Les quatre étoiles du genre observées pour les besoins de l’étude auraient ainsi consommé leur carburant stellaire il y a jusqu’à 10 milliards d’années de cela, et pourraient donc être parmi les plus vieilles naines blanches formées dans notre galaxie.

Pour le coauteur de l’étude, le Dr Pier-Emmanuel Tremblay, « dans un cas, il est question d’une formation planétaire autour d’une étoile qui est venue au monde dans le halo galactique, soit il y a de 11 à 12,5 milliards d’années, et ce doit donc être l’un des plus vieux systèmes solaires connus ».

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