Bien qu’elles aient fourni un foyer nourricier aux planètes pendant des milliards d’années, les étoiles deviennent parfois traîtres et mangent leurs enfants. Avec le temps, la preuve de ce filicide s’enfonce au cœur d’une étoile, pour ne plus jamais être visible.
Mais maintenant, les astronomes ont trouvé un moyen d’attraper les étoiles meurtrières en flagrant délit et ont compris combien de temps nous avons jusqu’à ce que l’affaire se refroidisse.
Quand les stars ont faim
Étoiles peut potentiellement tuer (bien que les astronomes préfèrent utiliser le terme plus poli “engloutir”) leurs planètes à diverses étapes du cycle de vie des étoiles. À une extrémité du cycle, lorsque les étoiles typiques de type solaire sont sur le point de mourir, elles gonflent et deviennent rouges, devenant des étoiles géantes ou supergéantes.
Lorsque cela se produit, tous les mondes intérieurs assez malchanceux pour être trop proches seront consommés. Les planètes extérieures du système peuvent également souffrir, car le paysage gravitationnel changeant causé par les convulsions des étoiles mourantes peut envoyer des planètes se précipiter dans leur étoile mère. Cette le destin s’abattra sur notre propre système solaire dans environ 4,5 milliards d’années, lorsque Soleil détruira Mercure, Vénus et probablement Terre.
Mais il n’y a pas que les accès de vieillesse qui peuvent détruire une planète. Ça aussi se passe quand les stars sont jeunes. Les premiers jours de formation d’un système solaire sont une période particulièrement violente. La protoétoile au centre augmente à la fois en température et en densité – mais de manière intermittente, provoquant parfois des tempêtes massives de plasma.
Pendant ce temps, les planètes commencent à évoluer autour de l’étoile capricieuse. S’accumulant à partir de blocs de construction plus petits, les planétésimaux s’écrasent les uns sur les autres, se déstabilisent gravitationnellement et se bousculent généralement alors qu’ils tentent de devenir des planètes à part entière. Naturellement, toute cette agitation éjecte une partie de la matière du système, tandis que d’autres s’écoulent dans l’étoile encore en formation.
Cet afflux de matériaux de construction planétaire dans l’étoile centrale peut être lent ou rapide. Dans certains cas, un filet régulier d’éléments lourds se dirige vers l’étoile pendant des millions d’années. Dans ce cas, il s’agit moins d’un cas de meurtre planétaire pur et simple que d’un lent étranglement des ingrédients nécessaires pour construire des mondes plus nombreux ou plus grands autour d’une étoile. Dans d’autres cas, une planète entière s’écrase directement sur l’étoile, disparaissant complètement en un clin d’œil.
L’énergie féroce et la température brûlante à l’intérieur d’une étoile sont plus que suffisantes pour détruire complètement une planète. Et cela en supposant que la planète survit même à l’entrée et n’est pas déchirée par les forces de marée gravitationnelles autour de l’étoile lorsque la planète passe à proximité. En quelques années seulement, une planète semblable à la Terre serait entièrement consommée.
La seule preuve restante qu’une étoile a tué l’une de ses planètes est une abondance supplémentaire de métaux, c’est-à-dire, dans le contexte des astronomes, tout élément plus lourd que l’hélium. Et ce sont les éléments – comme le silicium, l’oxygène et le carbone – dont les planètes ont besoin pour se développer.
Au fil du temps, les métaux engloutis se faufileront lentement vers le cœur d’une étoile, simplement parce que ces éléments sont plus lourds que l’hydrogène et l’hélium qui constituent la vaste masse d’une étoile. Les astronomes ne peuvent déterminer de quoi est faite une étoile qu’en se basant sur ce qui se trouve à la surface, car la surface est la seule partie de l’étoile à émettre de la lumière. C’est à partir de l’empreinte spectrale de cette lumière que les scientifiques peuvent déterminer quels éléments se trouvent à l’intérieur d’une étoile. Ainsi, une fois que les métaux se seront glissés dans les profondeurs de l’étoile, celle-ci cachera avec succès toute preuve de ses crimes passés aux regards indiscrets des astronomes.
Paradoxe des jumeaux
Mais combien de temps dure cette dissimulation cosmique ? Les premières estimations, basées sur la simple diffusion des métaux dans une étoile, indiquaient des milliards d’années ou plus, ce qui signifie que toute étoile que nous pourrions observer ne pourrait pas se cacher.
Mais un nouvelle étude soumis pour publication dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society adopte une approche plus nuancée. Dans une tentative d’établir une comptabilité détaillée de la durée de conservation des preuves, l’équipe de recherche a créé des dizaines d’étoiles simulées et des situations simulées de comment et quand la les étoiles pourraient manger leurs planètes. Dans leurs simulations, les astronomes ont tenu compte du fait que le matériau enrichi en métal à l’intérieur d’une étoile aura des densités différentes de celles de son environnement et que cela peut créer des courants qui entraînent ces métaux plus rapidement que la gravité seul le ferait.
Naturellement, la réponse est différente pour chaque étoile, car elle dépend de sa masse et de la quantité de matière planétaire qu’elle a consommée. Mais en général, les astronomes ont découvert que les étoiles s’accrochent aux métaux à leur surface pendant moins d’un milliard d’années.
Ainsi, pour trouver des preuves d’un “planète-cide”, les astronomes doivent attraper une étoile âgée de moins d’un milliard d’années environ. De plus, ils ne peuvent pas simplement regarder une seule étoile isolément, car il est impossible de dire si cette étoile a mangé une planète (ou plus) ou est simplement née avec cette quantité excessive de métaux. Au lieu de cela, les astronomes doivent regarder systèmes binaires dans lequel une étoile a beaucoup plus de métaux que son compagnon. Dans ces cas limités – des systèmes binaires datant de moins d’un milliard d’années – les astronomes peuvent enfin attraper le criminel.
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