Quand une étoile meurt, qu’arrive-t-il à ses planètes ? Eh bien, si cette étoile est une certaine naine blanche à 86 années-lumière, ces planètes sont actuellement en train d’être déchirées et dévorées par l’étoile, comme une performance cosmique grotesque de Kronos dévorant ses enfants.
Ce n’est pas tout à fait inhabituel pour les naines blanches. Mais cette étoile particulière, nommée G238-44, est un glouton : pour la première fois, les astronomes ont vu l’une de ces étoiles avaler du matériel à la fois à l’intérieur et à l’extérieur de son système planétaire en même temps, dans la plus grande portée manifestation de cannibalisme filial stellaire observé à ce jour.
Dans l’atmosphère de G238-44, les astronomes ont détecté des traces d’éléments suggérant que l’étoile morte a récemment accumulé des matériaux métalliques et rocheux, comme les astéroïdes internes du système solaire, ainsi que des matériaux glacés, comme les corps gelés que l’on peut trouver dans la ceinture de Kuiper du système solaire externe.
“Nous n’avons jamais vu ces deux types d’objets s’accumuler sur une naine blanche en même temps”, a déclaré le physicien et astronome Ted Johnson de l’Université de Californie à Los Angeles. “En étudiant ces naines blanches, nous espérons mieux comprendre les systèmes planétaires encore intacts.”
Les naines blanches sont ce qui se passe lorsqu’une étoile régulière jusqu’à huit fois la masse du Soleil atteint la fin de sa vie. Une fois qu’une telle étoile manque de matière à fusionner, elle gonfle jusqu’à la taille d’une géante rouge avant d’éjecter sa matière extérieure, et le noyau stellaire s’effondre sous la gravité pour former un objet dense, brillant avec la lumière de la chaleur résiduelle. C’est la naine blanche.
Bien que ce processus semble être assez difficile pour les planètes en orbite autour de l’étoile – le Soleil pourrait gonfler assez gros pour engloutir Mars lorsqu’il atteindra l’heure de la géante rouge dans quelques milliards d’années – mais récemment, les astronomes ont trouvé des preuves de suggèrent que certaines parties des systèmes planétaires peuvent en fait y survivre.
Des exoplanètes ont été repérées en orbite autour de naines blanches. Et puis il y a la nécroplanétologie – l’étude des restes d’exoplanètes naines blanches basée sur les traces des éléments lourds qu’elles contenaient dans les atmosphères “polluantes” des naines blanches.
Parce que les naines blanches sont si denses (pensez à quelque chose de la masse du Soleil, emballé dans une sphère de la taille de la Terre), les éléments lourds devraient disparaître assez rapidement, ce qui signifie que toute pollution par des éléments lourds dans une atmosphère de naine blanche doit avoir déposé récemment.
C’est excitant, car cela signifie que nous avons une sonde indirecte dans les intérieurs exoplanétaires. Nous savons de quoi est faite la Terre et nous sommes à peu près sûrs de comprendre dans une certaine mesure la composition des autres planètes du système solaire, mais il est impossible de sonder les exoplanètes en orbite autour d’étoiles lointaines comme nous pouvons la Terre, ou même d’autres planètes du système solaire.
Étant donné que les autres systèmes planétaires détectés à ce jour semblent très différents du système solaire à bien des égards, sonder les entrailles des exoplanètes grignotées par les naines blanches peut aider les scientifiques à déterminer si les intérieurs exoplanétaires sont également différents. Ce qui nous ramène à G238-44.
Diagramme illustrant ce que les scientifiques pensent qu’il se passe autour de G238-44. (NASA, ESA, Joseph Olmsted/STScI)
La pollution dans l’atmosphère de cette naine blanche ne ressemble à aucune autre observée à ce jour, ont découvert Johnson et ses collègues. Dix éléments plus lourds que l’hélium ont été détectés : carbone, azote, oxygène, magnésium, aluminium, silicium, phosphore, soufre, calcium et fer.
Les abondances en fer et en azote étaient particulièrement élevées ; le premier, selon l’équipe, suggère un corps avec un noyau de fer différencié, tandis que le second suggère la présence de corps glacés.
“Le meilleur ajustement pour nos données était un mélange de près de deux pour un de matériaux de type mercure et de matériaux de type comète, qui sont constitués de glace et de poussière”, a déclaré Johnson. “Le fer métallique et la glace d’azote suggèrent chacun des conditions extrêmement différentes de formation planétaire. Il n’y a aucun objet connu du système solaire avec autant des deux.”
Les résultats suggèrent également que les ingrédients nécessaires à la création d’un monde habitable pourraient ne pas être si rares dans la galaxie de la Voie lactée. La Terre est un monde rocheux et on pense qu’elle a été ensemencée d’éléments vitaux pour la vie, comme l’eau, par le bombardement d’astéroïdes. La détection de matériaux riches en azote pourrait signifier que les réservoirs gelés de ces éléments pourraient être courants.
“La vie telle que nous la connaissons nécessite une planète rocheuse recouverte d’une variété d’éléments volatils comme le carbone, l’azote et l’oxygène”, a déclaré le physicien et astronome Benjamin Zuckerman de l’UCLA.
“L’abondance des éléments que nous voyons sur cette naine blanche semble provenir à la fois d’un corps parent rocheux et d’un corps parent riche en volatils – le premier exemple que nous avons trouvé parmi les études de centaines de naines blanches.”
En fait, les extraterrestres scrutant le Soleil de loin, une fois qu’il s’est transformé en une naine blanche en environ 5 milliards d’années, pourraient s’attendre à voir quelque chose de similaire. Bien que les objets internes du système solaire puissent être vaporisés par les naines blanches en expansion, la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter pourrait survivre, être perturbée par un Jupiter déstabilisé et pleuvoir sur l’étoile morte.
Les recherches de l’équipe ont été présentées lors de la 240e réunion de l’American Astronomical Society.
