Planète en orbite autour d'une petite étoile

Une planète en orbite autour d’une petite étoile produit de forts signaux atmosphériques lorsqu’elle passe devant, ou «transite», son étoile hôte, comme illustré ci-dessus. Les naines blanches offrent aux astronomes une occasion rare de caractériser les planètes rocheuses. Crédit: Institut Carl Sagan

Quand des étoiles comme notre soleil meurent, il ne reste qu’un noyau exposé – un nain blanc. Une planète en orbite autour d’une naine blanche présente une opportunité prometteuse de déterminer si la vie peut survivre à la mort de son étoile, selon les chercheurs de Cornell.

Dans une étude publiée aujourd’hui (16 septembre 2020) dans le Lettres du journal astrophysique, ils montrent comment NASAÀ venir Télescope spatial James Webb pourrait trouver des signatures de vie sur des planètes semblables à la Terre en orbite autour de naines blanches.

Une planète en orbite autour d’une petite étoile produit de forts signaux atmosphériques lorsqu’elle passe devant, ou «transite», son étoile hôte. Les naines blanches poussent cela à l’extrême: elles sont 100 fois plus petites que notre soleil, presque aussi petites que la Terre, offrant aux astronomes une occasion rare de caractériser les planètes rocheuses.

«Si des planètes rocheuses existent autour des naines blanches, nous pourrions repérer des signes de vie sur elles dans les prochaines années», a déclaré l’auteur correspondante Lisa Kaltenegger, professeure agrégée d’astronomie au Collège des arts et des sciences et directrice de l’Institut Carl Sagan.

Le co-auteur principal Ryan MacDonald, associé de recherche à l’institut, a déclaré que le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu en octobre 2021, est idéalement placé pour trouver des signatures de vie sur des exoplanètes rocheuses.

«Lorsqu’il observe des planètes semblables à la Terre en orbite autour de naines blanches, le télescope spatial James Webb peut détecter de l’eau et du dioxyde de carbone en quelques heures», a déclaré MacDonald. «Deux jours d’observation avec ce puissant télescope permettraient de découvrir des gaz de biosignature, tels que l’ozone et le méthane.»

La découverte de la première planète géante en transit en orbite autour d’une naine blanche (WD 1856 + 534b), annoncée le 16 septembre dans un papier séparé – dirigé par le co-auteur Andrew Vanderburg, professeur assistant à l’Université du Wisconsin, Madison – prouve l’existence de planètes autour des naines blanches. Kaltenegger est également co-auteur de cet article.

Cette planète est une géante gazeuse et donc incapable de maintenir la vie. Mais son existence suggère que de plus petites planètes rocheuses, qui pourraient soutenir la vie, pourraient également exister dans les zones habitables des naines blanches.

Atmosphère d'exoplanète rocheuse semblable à la Terre

Dans une recherche récemment publiée, les chercheurs de Cornell montrent comment le futur télescope spatial James Webb de la NASA pourrait trouver des signatures de vie sur des planètes semblables à la Terre en orbite autour d’étoiles brûlées, appelées naines blanches. CRÉDIT: Jack Madden / Carl Sagan Institute. Crédit: Jack Madden / Université Cornell

«Nous savons maintenant que des planètes géantes peuvent exister autour de naines blanches, et les preuves remontent à plus de 100 ans montrant des matériaux rocheux polluant la lumière des naines blanches. Il y a certainement de petites roches dans les systèmes nains blancs », a déclaré MacDonald. «C’est un saut logique d’imaginer une planète rocheuse comme la Terre en orbite autour d’une naine blanche.»

Les chercheurs ont combiné des techniques d’analyse de pointe couramment utilisées pour détecter des gaz dans des exoplanète atmosphères avec le Le télescope spatial Hubble avec des atmosphères modèles de planètes naines blanches issues de recherches antérieures sur Cornell.

Le satellite de relevé des exoplanètes en transit de la NASA recherche maintenant de telles planètes rocheuses autour de naines blanches. Si et quand l’un de ces mondes est découvert, Kaltenegger et son équipe ont développé des modèles et des outils pour identifier les signes de vie dans l’atmosphère de la planète. Le télescope Webb pourrait bientôt commencer cette recherche.

Les implications de trouver des signatures de vie sur une planète en orbite autour d’une naine blanche sont profondes, a déclaré Kaltenegger. La plupart des étoiles, y compris notre soleil, finiront un jour par devenir des naines blanches.

“Et si la mort de la star n’était pas la fin de la vie?” dit-elle. «La vie pourrait-elle continuer, même une fois que notre soleil est mort? Des signes de vie sur des planètes en orbite autour de naines blanches montreraient non seulement l’incroyable ténacité de la vie, mais peut-être aussi un aperçu de notre avenir.

Référence: «The White Dwarf Opportunity: Robust Detections of Molecules in Earth-like Exoplanet Atmospheres with the James Webb Space Telescope» par Lisa Kaltenegger, Ryan J. MacDonald, Thea Kozakis, Nikole K. Lewis, Eric E. Mamajek, Jonathan C. McDowell et Andrew Vanderburg, 16 septembre 2020, Lettres du journal astrophysique.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / aba9d3

D’autres contributeurs à cette recherche sont Thea Kozakis, Ph.D. ’20, et Nikole Lewis, professeur assistant d’astronomie et directeur adjoint de l’Institut Carl Sagan.