Des planètes d’étoiles binaires comme foyers possibles pour la vie extraterrestre

Puisque la seule planète connue avec de la vie, la Terre, orbite autour du Soleil, les systèmes planétaires autour d’étoiles de taille similaire sont des cibles évidentes pour les astronomes qui tentent de localiser la vie extraterrestre. Presque une étoile sur deux dans cette catégorie est une étoile binaire. Un nouveau résultat de recherche à l’Université de Copenhague indique que les systèmes planétaires se forment de manière très différente autour d’étoiles binaires qu’autour d’étoiles uniques telles que le Soleil.

“Le résultat est passionnant car la recherche de la vie extraterrestre sera équipée de plusieurs nouveaux instruments extrêmement puissants dans les années à venir. Cela renforce l’importance de comprendre comment les planètes se forment autour de différents types d’étoiles. De tels résultats peuvent identifier des endroits qui seraient particulièrement intéressant de sonder l’existence de la vie », déclare le professeur Jes Kristian Jørgensen, de l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague, à la tête du projet.

Les résultats du projet, auquel participent également des astronomes de Taïwan et des États-Unis, sont publiés dans la revue Nature.

Les sursauts façonnent le système planétaire

La nouvelle découverte a été faite sur la base des observations faites par les télescopes ALMA au Chili d’une jeune étoile binaire à environ 1 000 années-lumière de la Terre. Le système stellaire binaire, NGC 1333-IRAS2A, est entouré d’un disque composé de gaz et de poussière. Les observations ne peuvent fournir aux chercheurs qu’un instantané d’un point de l’évolution du système stellaire binaire. Cependant, l’équipe a complété les observations avec des simulations informatiques allant à la fois en arrière et en avant dans le temps.

“Les observations nous permettent de zoomer sur les étoiles et d’étudier comment la poussière et le gaz se déplacent vers le disque. Les simulations nous diront quelle physique est en jeu, et comment les étoiles ont évolué jusqu’à l’instantané que nous observons, et leur évolution future. “, explique Postdoc Rajika L. Kuruwita, Institut Niels Bohr, deuxième auteur de l’article de Nature.

Notamment, le mouvement des gaz et des poussières ne suit pas un schéma continu. À certains moments – généralement pour des périodes relativement courtes de dix à cent ans tous les mille ans – le mouvement devient très fort. L’étoile binaire devient dix à cent fois plus brillante, jusqu’à ce qu’elle revienne à son état normal.

Vraisemblablement, le modèle cyclique peut être expliqué par la dualité de l’étoile binaire. Les deux étoiles s’encerclent l’une l’autre et, à des intervalles donnés, leur gravité conjointe affectera le disque de gaz et de poussière environnant de manière à faire tomber d’énormes quantités de matière vers l’étoile.

“La chute de matière déclenchera un échauffement important. La chaleur rendra l’étoile beaucoup plus brillante que d’habitude”, explique Rajika L. Kuruwita, ajoutant :

“Ces rafales vont déchirer le disque de gaz et de poussière. Pendant que le disque se reconstituera, les rafales peuvent encore influencer la structure du système planétaire ultérieur.”

Les comètes transportent des blocs de construction pour la vie

Le système stellaire observé est encore trop jeune pour que des planètes se soient formées. L’équipe espère obtenir plus de temps d’observation à ALMA, permettant d’étudier la formation des systèmes planétaires.

Non seulement les planètes mais aussi les comètes seront au centre de l’attention :

“Les comètes sont susceptibles de jouer un rôle clé dans la création de possibilités d’évolution de la vie. Les comètes ont souvent une forte teneur en glace avec présence de molécules organiques. On peut bien imaginer que les molécules organiques sont préservées dans les comètes pendant les époques où une planète est stérile, et que les impacts ultérieurs des comètes introduiront les molécules à la surface de la planète », explique Jes Kristian Jørgensen.

Comprendre le rôle des rafales est important dans ce contexte :

“Le réchauffement causé par les éclats déclenchera l’évaporation des grains de poussière et de la glace qui les entoure. Cela peut modifier la composition chimique du matériau à partir duquel les planètes sont formées.”

Ainsi, la chimie fait partie du périmètre de recherche :

“Les longueurs d’onde couvertes par ALMA nous permettent de voir des molécules organiques assez complexes, donc des molécules de 9 à 12 atomes et contenant du carbone. De telles molécules peuvent être des éléments constitutifs de molécules plus complexes qui sont essentielles à la vie telle que nous la connaissons. Par exemple, les acides aminés acides qui ont été trouvés dans les comètes.”

Des outils puissants se joignent à la recherche de la vie dans l’espace

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) n’est pas un instrument unique mais 66 télescopes fonctionnant en coordination. Cela permet une bien meilleure résolution que celle qui aurait pu être obtenue par un seul télescope.

Très bientôt, le nouveau télescope spatial James Webb (JWST) rejoindra la recherche de vie extraterrestre. Vers la fin de la décennie, JWST sera complété par l’ELT (European Large Telescope) et le SKA (Square Kilometre Array) extrêmement puissant, tous deux prévus pour commencer à observer en 2027. L’ELT sera, avec son miroir de 39 mètres, le plus grand système optique télescope au monde et s’apprête à observer les conditions atmosphériques des exoplanètes (planètes extérieures au système solaire, ndlr). SKA sera composé de milliers de télescopes en Afrique du Sud et en Australie travaillant en coordination et aura des longueurs d’onde plus longues qu’ALMA.

“Le SKA permettra d’observer directement de grosses molécules organiques. Le télescope spatial James Webb fonctionne dans l’infrarouge qui est particulièrement bien adapté pour observer des molécules dans la glace. Enfin, nous continuons à avoir ALMA qui est particulièrement bien adapté pour observer des molécules sous forme gazeuse.” . La combinaison des différentes sources fournira une multitude de résultats passionnants », conclut Jes Kristian Jørgensen.

Arrière-plan

L’équipe a eu du temps d’observation sur les télescopes ALMA au Chili pour observer le système d’étoiles binaires NGC 1333-IRAS2A dans le nuage moléculaire de Perseus. La distance de la Terre à l’étoile binaire est d’environ 1 000 années-lumière, ce qui est une distance assez courte dans un contexte astronomique. Formée il y a quelque 10 000 ans, c’est une toute jeune étoile.

Les deux étoiles du système binaire sont distantes de 200 unités astronomiques (UA). Un UA est égal à la distance de la Terre au Soleil. En comparaison, la planète la plus éloignée du système solaire, Neptune, est à 30 UA du Soleil.