Le dernier acte de l’étoile mourante était de détruire toutes ses planètes

Lorsque les naines blanches se déchaînent, leurs planètes souffrent du chaos. La preuve apparaîtra plus tard dans et autour de l’atmosphère de l’étoile mourante après qu’elle ait dévoré les débris de la planète et de la comète. C’est la conclusion à laquelle est parvenue l’équipe d’astronomes de l’UCLA après une étude détaillée de la naine blanche voisine G238-44. Ils ont trouvé un cas de cannibalisme cosmique près de l’étoile mourante, à environ 86 années-lumière de la Terre.

Si cette étoile était à la place de notre Soleil, elle absorberait les restes de planètes, d’astéroïdes et de comètes dans la ceinture de Kuiper. Ce vaste buffet fait de ce cannibalisme vedette l’un des plus répandus jamais vus.

“Nous n’avons jamais vu les deux types d’objets converger vers une naine blanche en même temps”, a déclaré Ted Johnson, chercheur de premier plan en physique et en astronomie à l’UCLA. “En étudiant ces naines blanches, nous espérons acquérir une meilleure compréhension des systèmes planétaires qui sont encore intacts.”

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Vue d'artiste de la naine blanche (étoile morte) arrachant des débris des mondes brisés de son système planétaire.  Avec l'aimable autorisation de la NASA / ESA, Joseph Olmstead (STScI)
Vue d’artiste d’une naine blanche arrachant des débris des mondes brisés de son système planétaire. Avec l’aimable autorisation de la NASA / ESA, Joseph Olmstead (STScI)

Trouver des preuves du chaos dans une étoile mourante

Johnson faisait partie d’une équipe de l’UCLA, de l’UC San Diego et de l’Université de Kiel, en Allemagne, qui a étudié les éléments chimiques dans et autour de l’atmosphère des naines blanches. Ils ont utilisé les données de l’explorateur spectroscopique ultraviolet à la retraite de la NASA, du spectromètre haute résolution Echelle de l’observatoire Keck à Hawaï et du spectrographe d’origine cosmique et du spectrographe d’image du télescope spatial du télescope spatial Hubble. L’équipe a trouvé et mesuré la présence d’azote, d’oxygène, de magnésium, de silicium et de fer et d’autres éléments.

Le fer est particulièrement intéressant car il forme les noyaux des planètes rocheuses comme la Terre ou Mars. Son existence est un indice que les mondes terrestres tournaient autrefois autour de G238-44. La présence d’une grande quantité d’azote suggère qu’il y avait aussi une collection de corps glacés dans le système.

Quand les naines blanches frappent

Au fur et à mesure que les étoiles vieillissent, elles laissent des noyaux brûlés appelés naines blanches. Pendant des milliards d’années, ces restes d’étoiles mourantes se refroidiront lentement. Avant cela, cependant, le nombre réel de morts peut être assez violent et déroutant. C’est alors qu’ils cannibalisent les mondes qui les entourent. La découverte des “restes” de ces planètes, comètes et astéroïdes dans l’atmosphère G238-44 brosse un tableau inquiétant de l’avenir de notre système solaire.

Notre Soleil évolue comme une étoile mourante en une géante rouge, puis en formant une nébuleuse planétaire et enfin une naine blanche.  Crédit image : ESO/S.  Steinhofel
Notre Soleil évolue comme une étoile mourante en une géante rouge, puis en formant une nébuleuse planétaire et enfin une naine blanche. Ce processus évolutif affecte également les mondes et les autres objets de ce système. Crédit image : ESO/S. Steinhofel

Nous pouvons nous attendre à ce que notre Soleil passe par le processus dans environ cinq milliards d’années. D’abord, il s’élève avec un ballon et devient une géante rouge qui absorbe les planètes qui peuvent être en orbite autour de la Terre. Elle perd alors ses couches externes, formant la nébuleuse dite planétaire. Quand tout ce qui est dispersé dans l’espace reste une naine blanche massive mais minuscule.

L’ensemble du processus détruit le système solaire, déchire les planètes en morceaux et disperse les comètes et les astéroïdes. Tous ces objets qui s’approchent trop près du soleil nain blanc seront absorbés et détruits. L’ampleur de la destruction se produit assez rapidement lorsque l’exemple G238-44 est un indice. Cette étude montre l’ampleur choquante du chaos. Moins de 100 millions d’années après avoir atteint la phase de naine blanche, l’étoile mourante a pu capturer et consommer des matériaux de la ceinture d’astéroïdes voisine et des zones éloignées semblables à la ceinture de Kuiper.

La lente destruction du système planétaire G238-44, centrée sur une minuscule naine blanche entourée d'un faible disque d'accomplissements constitué de morceaux de corps écrasés tombés sur une étoile morte.  Tous les astéroïdes restants forment un mince filet de matière entourant l'étoile mourante.  De plus grandes planètes géantes gazeuses peuvent encore exister dans le système, et beaucoup plus loin se trouve une ceinture de corps glacés, tels que des comètes.  Le processus de dévoration des restes de leurs mondes a commencé immédiatement après que l'étoile soit entrée dans la phase naine blanche.  Autorisé par : NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
La lente destruction du système planétaire G238-44, centrée sur une minuscule naine blanche entourée d’un faible disque d’accomplissements constitué de morceaux de corps écrasés tombés sur une étoile morte. Tous les astéroïdes restants forment un mince filet de matière entourant l’étoile mourante. De plus grandes planètes géantes gazeuses peuvent encore exister dans le système, et beaucoup plus loin se trouve une ceinture de corps glacés, tels que des comètes. Le processus de dévoration des restes de leurs mondes a commencé peu de temps après que l’étoile soit entrée dans sa phase de naine blanche. Courtoisie: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Que révèle d’autre cette naine blanche

Cette découverte montre non seulement ce que nous réserve l’avenir, mais fournit également un aperçu intéressant de l’évolution d’autres systèmes. Il fournit des indices sur ce qu’ils contiennent et un aperçu du passé de notre propre système solaire. Par exemple, les astronomes pensent que des objets glacés sont entrés en collision avec les planètes rocheuses sèches de notre propre système solaire naissant. Cela s’ajoute aux matériaux rocheux qui ont contribué à créer notre planète. Dans le cas de G238-44, cela signifie une combinaison intéressante de choses provenant de différentes régions, et les preuves le montrent.

“Un mélange de matériau de type mercure et de matériau de type comète composé de glace et de poussière était le meilleur pour nos données”, a déclaré Johnson. “Le métal ferreux et la glace d’azote indiquent tous deux des conditions extrêmement différentes pour la formation des planètes. Il n’y a aucun objet connu dans le système solaire qui en ait autant.

L’étoile mourante donne d’autres indices

Il y a une autre tournure intéressante à la mort de cette étoile semblable au soleil et au désir d’avaler des débris. Il y a des milliards d’années, les comètes et les astéroïdes ont probablement apporté de l’eau sur notre planète, créant les conditions nécessaires à la vie. Selon Benjamin Zuckerman, professeur de physique et d’astronomie à UCLA, la combinaison de matériaux glacés et rocheux déposés sur G238-44 indique que d’autres systèmes planétaires peuvent avoir des réservoirs glacés (comme la ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort). Cela s’ajoute aux corps rocheux tels que la Terre et les astéroïdes.

“La vie, telle que nous la connaissons, nécessite une planète rocheuse recouverte de divers éléments volatils, tels que le carbone, l’azote et l’oxygène”, a déclaré Zuckerman. “L’abondance d’éléments observés dans cette naine blanche semble provenir à la fois de la mère pierreuse et du corps parent volatil – le premier exemple que nous avons trouvé dans des centaines d’études sur les naines blanches.”

Il est intrigant de penser que notre Soleil puisse faire la même chose dans quelques milliards d’années. Peut-être qu’un futur astronome, à quelques décennies de la planète, fera la même étude que Johnson et son équipe – et remarquera les restes de la Terre dans la lueur mourante du soleil nain blanc.

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