La vie de la séquence principale d’une étoile comme le Soleil ne se terminera peut-être pas par une supernova comme les étoiles les plus massives, mais ce ne sera pas une affaire tranquille.
Au fur et à mesure que l’étoile manque de carburant et devient instable, elle gonfle jusqu’à une taille absolument énorme avant de souffler sur son matériau extérieur tandis que le noyau s’effondre en une petite naine blanche ultradense.
Pour le Soleil, cette étape géante rouge gonflée pourrait s’étendre jusqu’à Mars, un processus qui pourrait déstabiliser et détruire des planètes assez proches.
Nous avons vu des étoiles naines blanches qui ont des planètes, suggérant qu’elles peuvent survivre au processus (ou se former après). Mais, de plus en plus, les scientifiques constatent que de nombreuses exoplanètes sont dévorées par la naine blanche.
Nous pouvons le dire grâce à la « pollution » par des éléments planétaires dans les atmosphères des étoiles naines blanches, dont l’étude est connue sous le nom de nécroplanétologie.
Et maintenant, les astronomes ont découvert le plus ancien exemple connu : une exoplanète dévorée par une naine blanche qui s’est formée il y a 10,2 milliards d’années.
La naine blanche est à environ 90 années-lumière de la Terre, incroyablement petite et sombre, avec une teinte inhabituelle plus rouge que toute autre étoile naine blanche. Une seconde étoile naine blanche, exceptionnellement bleue, s’est formée il y a 9 milliards d’années. L’équipe a découvert que les deux étoiles subissent une pollution continue par la chute de débris planétaires.
Cependant, alors que l’étoile rouge, nommée WD J2147-4035, représente la plus ancienne naine blanche polluée découverte à ce jour, l’étoile bleue, appelée WD J1922+0233, est potentiellement plus intéressante : les éléments trouvés dans son atmosphère suggèrent que l’étoile mange une planète très semblable à la Terre.
“Nous trouvons les plus anciens vestiges stellaires de la Voie lactée qui sont pollués par des planètes autrefois semblables à la Terre”, explique l’astrophysicienne Abbigail Elms de l’Université de Warwick au Royaume-Uni. “C’est incroyable de penser que cela s’est produit à l’échelle de 10 milliards d’années et que ces planètes sont mortes bien avant que la Terre ne soit même formée.”
Nous pouvons disséquer la composition chimique de l’atmosphère d’une étoile à partir de la lumière produite par une étoile. Toutes les longueurs d’onde ne sont pas émises de la même manière : certaines sont plus fortes, d’autres plus faibles. En effet, les éléments peuvent absorber et réémettre de la lumière, modifiant le spectre de la lumière sortant de l’étoile.
On ne sait pas immédiatement quels éléments sont en jeu, mais les scientifiques sont de plus en plus aptes à identifier quelles caractéristiques d’absorption et d’émission sur un spectre sont associées à quels éléments.
Lorsque l’observatoire spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne a identifié les deux naines blanches aux couleurs inhabituelles, Elms et ses collègues ont soumis les deux excentriques à diverses études.
Puisque les étoiles naines blanches ne sont plus alimentées par la fusion d’éléments dans leur noyau, leurs températures diminuent lentement à un rythme connu ; en prenant les températures des deux étoiles, les chercheurs ont pu évaluer depuis combien de temps elles se sont formées à partir de la mort d’une étoile semblable au Soleil.
Ensuite, ils ont soumis les spectres des étoiles à des analyses pour déterminer leurs compositions atmosphériques. Sur l’étoile rouge, ils ont trouvé du sodium, du lithium, du potassium et peut-être du carbone. Sur l’étoile bleue, ils ont trouvé du sodium, du calcium et du potassium.
Étant donné que les naines blanches sont si intenses gravitationnellement, des éléments lourds comme ceux-ci devraient disparaître à l’intérieur de la naine blanche, au-delà de la détection, très rapidement ; cela suggère que le matériau produisant ces éléments tombe toujours sur les étoiles à partir des nuages de débris qui les entourent.
Dans le cas de WD J2147-4035, l’équipe a déterminé que la pollution était probablement les restes d’un système planétaire qui avait orbité l’étoile avant sa mort, a survécu à l’agonie stellaire et est maintenant lentement, sur des milliards d’années, en train de tomber dans l’étoile.
Depuis que l’étoile s’est transformée en naine blanche il y a plus de 10 milliards d’années, cela en fait le plus ancien système planétaire connu de la Voie lactée (bien qu’il se désintègre et disparaisse).
Pendant ce temps, les débris polluant WD J1922 + 0233 ont une composition similaire à la croûte continentale terrestre, suggérant une planète semblable à la Terre en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil qui a vécu et est morte des milliards d’années avant la formation du système solaire.
C’est comme un enregistrement fossile de la galaxie qui peut nous dire à quoi ressemblaient les systèmes planétaires de la Voie lactée dans les éons avant que nous n’arrivions ici pour nous émerveiller de ses merveilles.
“Lorsque ces vieilles étoiles se sont formées il y a plus de 10 milliards d’années, l’univers était moins riche en métaux qu’il ne l’est aujourd’hui puisque les métaux se forment dans les étoiles évoluées et les gigantesques explosions stellaires”, explique l’astrophysicien Pier-Emmanuel Tremblay de l’Université de Warwick.
“Les deux naines blanches observées offrent une fenêtre passionnante sur la formation planétaire dans un environnement pauvre en métaux et riche en gaz qui était différent des conditions de formation du système solaire.”
La recherche a été publiée dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
