Il y a quelque chose de menaçant chez les naines rouges. Les yeux humains sont habitués à notre soleil jaune bienveillant et à la chaude lumière qu’il fait briller sur notre glorieuse planète pleine de vie. Mais les naines rouges peuvent sembler de mauvaise humeur, de mauvaise humeur et même de mauvais augure.
Pendant de longues périodes, ils peuvent être calmes, mais ils peuvent ensuite s’embraser violemment, signalant un avertissement à toute vie qui pourrait prendre pied sur une planète voisine.
Les naines rouges (naines M) sont le type d’étoile le plus répandu dans la Voie lactée. Cela signifie que la plupart des exoplanètes orbitent autour de naines rouges, et non de belles étoiles de type G bien élevées comme notre Soleil. Alors que les astronomes étudient les naines rouges plus en détail, ils ont découvert que les naines rouges pourraient ne pas être les meilleurs hôtes stellaires en ce qui concerne l’habitabilité des exoplanètes. Plusieurs études ont montré que les naines rouges peuvent éclater violemment, émettant un rayonnement suffisamment puissant pour rendre les planètes voisines inhabitables, même lorsqu’elles sont fermement dans la zone potentiellement habitable.
Mais il y a encore beaucoup de choses que les astronomes ignorent sur les naines rouges et leur nature sauvage. Une nouvelle étude a examiné 177 naines M pour mieux comprendre leur variabilité à long terme. Les chercheurs ont découvert que le comportement des naines rouges est plus complexe que prévu, et même les naines rouges les plus calmes sont plus sauvages que le Soleil.
L’étude s’intitule « Caractérisation de l’activité stellaire des naines M. I. Variabilité à long terme dans un grand échantillon et détection de nouveaux cycles. L’article sera publié dans la revue Astronomy and Astrophysics. L’auteur principal est Lucile Mignon, chercheuse post-doctorale de l’Université Grenoble Alpes et du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).
Toutes les étoiles sont variables à un degré ou à un autre. Le Soleil suit un cycle de 11 ans au cours duquel le nombre de taches solaires à la surface de notre étoile augmente et diminue. Tout est lié à l’activité magnétique. Mais l’habitabilité repose sur des cycles à plus long terme. La vie avance dans des délais beaucoup plus longs que quelques années. Il a fallu des milliards d’années à la vie sur Terre pour vraiment démarrer.
C’est l’une des raisons pour lesquelles les astrophysiciens s’intéressent aux naines rouges et à leur variabilité à long terme. La vie est apparue sur Terre il y a environ 3,5 milliards d’années, mais la vie complexe n’est réellement apparue qu’il y a environ 540 millions d’années lors de l’explosion cambrienne. Si la vie suit un laps de temps similaire en général, la variabilité des naines rouges pourrait-elle empêcher la vie de durer ?
Observer des naines rouges et tirer des conclusions est un défi difficile. Nous pouvons observer notre Soleil dans les moindres détails, surtout ces dernières années. Une flotte d’engins spatiaux, dont la sonde solaire Parker, le Solar Orbiter, le Solar and Heliospheric Orbiter et d’autres, est dédiée à sa surveillance en détail. Nous avons également observé le Soleil et son activité sur une longue période.
Malheureusement, nous n’avons pas été en mesure de surveiller les naines rouges individuelles pendant des périodes extrêmement longues. Au lieu de cela, les chercheurs doivent se contenter d’ensembles de données qui s’étendent sur une vingtaine d’années. Dans cette nouvelle recherche, Mignon et ses co-auteurs ont examiné 177 millions de naines observées par HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) de 2003 à 2020. L’activité sur cette échelle de temps contient des indices sur la façon dont ces étoiles se comportent sur de plus longues périodes.
HARPS est essentiellement un spectrographe, et à partir de celui-ci, les auteurs de cette étude ont recueilli des émissions chromosphériques pour les naines rouges. Les émissions chromosphériques proviennent de l’activité du champ magnétique d’une étoile plutôt que de sa fusion. Le torchage est un artefact de l’activité magnétique, donc étudier le torchage signifie étudier la chromosphère d’une étoile. L’équipe a également analysé les caractéristiques photométriques des naines rouges parallèlement aux émissions chromosphériques.
La difficulté d’étudier la variabilité des naines rouges découle de nos données limitées à long terme. « L’identification univoque d’un cycle nécessite des mesures montrant sa répétition sur plusieurs périodes. Cela nécessite des données recueillies sur une longue période », expliquent-ils.
Faute de cela, les chercheurs ont travaillé avec l’idée de ce qu’ils appellent les «saisons». En identifiant les saisons pour les étoiles individuelles, ils pourraient mieux analyser les données. “Nous avons défini ces saisons comme des intervalles de 150 jours (pour moyenner au mieux la modulation de rotation) avec au moins cinq observations (150 jours est la limite maximale typique pour la période de rotation des naines M), et des écarts entre les observations inférieurs à 40 jours. dans une corbeille de 150 jours », expliquent-ils.
Cela a identifié un sous-échantillon de 57 étoiles.
Les résultats montrent que la variabilité est une caractéristique déterminante chez les naines M. “Nous constatons que la plupart des étoiles sont significativement variables, même les étoiles les plus silencieuses”, ont écrit les chercheurs. “La plupart des étoiles de notre échantillon (75%) présentent une variabilité à long terme, qui se manifeste principalement par une variabilité linéaire ou quadratique, bien que le véritable comportement puisse être plus complexe.” (La variabilité linéaire est plus simple, tandis que la variabilité quadratique suggère un cycle.)
Les chercheurs ont trouvé des cycles dans leur échantillon allant de plusieurs années à plus de 20 ans. Mais ils s’empressent de souligner que leurs découvertes ont des limites et que leur étude n’est qu’un premier pas vers une meilleure compréhension des naines rouges. Pour de nombreuses étoiles, il y a une forte indication qu’il existe une variabilité à long terme. “… les étoiles mieux échantillonnées pourraient présenter un comportement plus complexe si elles avaient été mieux échantillonnées”, écrivent-ils. Mais encore, leurs résultats sont “… révélateurs de la forte présence de variabilité à long terme, cependant, et indiquent que ces étoiles ont une forte variabilité à long terme, ce qui est important lors de la recherche d’exoplanètes”.
Il pourrait y avoir plusieurs couches de cycles et de variabilité qui s’affectent les unes les autres, rendant le comportement des étoiles très difficile à déchiffrer. Leur comportement déroutant “… peut être dû à une variabilité sous-jacente complexe à différentes échelles de temps simultanément”, écrivent les auteurs.
Les chercheurs disent que même avec leurs données limitées, ils ont fait des progrès. “Même si la couverture temporelle n’est pas suffisante pour certaines étoiles, nos données peuvent cependant être utilisées pour estimer une période de cycle minimale si elle est présente.” Mais certaines conclusions sont hors de portée pour l’instant. Leur analyse “… n’est pas suffisante pour garantir que le signal est périodique ou même quasi-périodique”.
Une réponse slam-dunk pour l’habitabilité des naines rouges est hors de portée pour l’instant. Il se peut que, comme le suggère cette étude, il y ait tellement de variabilité entre les naines rouges qu’elles soient à jamais imprévisibles. Mais ne pariez pas contre la science pour découvrir plus de détails.
Le torchage nain rouge est bien documenté. L’éruption stellaire la plus puissante jamais détectée provient d’une naine rouge. En 2019, Proxima Centauri, une naine rouge et notre voisine stellaire la plus proche a émis une éruption 14 000 fois plus lumineuse que sa luminosité d’avant l’éruption, et il n’a fallu que quelques secondes pour l’éclairer aussi vivement. L’exoplanète Proxima Centauri b se trouve dans la zone potentiellement habitable de l’étoile, et une éruption aussi brillante pourrait éliminer la possibilité de vie ou même d’eau liquide sur la planète. Même si Proxima Centauri s’embrasait aussi vivement une fois tous les millions d’années, voire plus, cela pourrait éliminer la possibilité de la vie.
La recherche de vie ou d’habitabilité sur d’autres mondes inclut inévitablement une focalisation sur les naines rouges. Leur abondance oblige à les étudier plus en profondeur. Il se pourrait que de nombreuses planètes que nous pensons être habitables, comme les planètes TRAPPIST-1 bien connues, soient simplement soumises à trop de rayonnement de leurs hôtes nain rouge. Plus elles sont variables, moins la vie est susceptible de persister et même de prospérer sur les exoplanètes autour des naines rouges.
