Simulation d’une étoile binaire. Crédit : D’après l’article scientifique de Jørgensen, Kuruwita et al.
Près de la moitié des étoiles semblables au Soleil sont binaires. Selon de nouvelles recherches, les systèmes planétaires autour des étoiles binaires pourraient être très différents de ceux autour des étoiles simples. Ceci indique de nouvelles cibles dans la recherche de formes de vie extraterrestres.
Puisque la seule planète vivante connue, la Terre, tourne autour du Soleil, les systèmes planétaires autour d’étoiles de taille similaire sont des cibles évidentes pour les astronomes qui tentent de localiser la vie extraterrestre. Cependant, près d’une étoile sur deux de cette catégorie est en fait une étoile binaire, c’est-à-dire une paire d’étoiles liées par la gravité et orbitant l’une autour de l’autre. Les résultats d’une nouvelle recherche de l’Université de Copenhague indiquent que les systèmes planétaires se forment de manière très différente autour des étoiles binaires et autour des étoiles simples comme le Soleil.
“Ce résultat est passionnant car la recherche de la vie extraterrestre sera dotée de plusieurs nouveaux instruments extrêmement puissants dans les années à venir. Cela renforce l’importance de comprendre comment les planètes se forment autour de différents types d’étoiles. De tels résultats peuvent permettre d’identifier des endroits qui seraient particulièrement intéressants à sonder pour l’existence de la vie”, déclare le professeur Jes Kristian Jørgensen, de l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague, qui dirige le projet.
Les résultats de ce projet, auquel participent également des astronomes de Taïwan et des États-Unis, seront publiés aujourd’hui (23 mai 2022) dans la prestigieuse revue intitulée Nature.
Les explosions façonnent le système planétaire
La nouvelle découverte est basée sur des observations réalisées par le ALMA telescopes in Chile of a young binary star that is located about 1,000 lightyears from Earth. The binary star system, NGC 1333-IRAS2A, is surrounded by a disc consisting of gas and dust. The observations can only provide researchers with a snapshot from a point in the evolution of the binary star system. However, the team has complemented the observations with computer simulations reaching both backward and forward in time.
“The observations allow us to zoom in on the stars and study how dust and gas move towards the disc. The simulations will tell us which physics are at play, and how the stars have evolved up till the snapshot we observe, and their future evolution,” explains Postdoc Rajika L. Kuruwita, Niels Bohr Institute, second author of the Nature article.
Simulation vidéo d’une étoile binaire. Le système d’étoiles binaires, NGC 1333-IRAS2A, est entouré d’un disque composé de gaz et de poussière. Il est à noter que le mouvement du gaz et de la poussière ne suit pas un schéma continu. Pendant des périodes relativement courtes de dix à cent ans tous les mille ans, le mouvement devient très fort. L’étoile binaire devient dix à cent fois plus brillante, jusqu’à ce qu’elle revienne à son état normal. Crédit : D’après l’article scientifique de Jørgensen, Kuruwita et al.
Il est à noter que le mouvement du gaz et de la poussière ne suit pas un schéma continu. À certains moments – généralement pendant des périodes relativement courtes de dix à cent ans tous les mille ans – le mouvement devient très fort. L’étoile binaire devient dix à cent fois plus brillante, jusqu’à ce qu’elle revienne à son état normal.
Le modèle cyclique peut vraisemblablement s’expliquer par la dualité de l’étoile binaire. Les deux étoiles s’encerclent l’une l’autre, et à des intervalles donnés, leur gravité commune affecte le disque de gaz et de poussière environnant d’une manière qui fait tomber d’énormes quantités de matière vers l’étoile.
“La chute de matière va déclencher un réchauffement important. La chaleur rendra l’étoile beaucoup plus brillante que d’habitude”, explique Rajika L. Kuruwita, ajoutant :
“Ces explosions vont déchirer le disque de gaz et de poussières. Alors que le disque se reconstituera, les sursauts pourraient encore influencer la structure du système planétaire ultérieur.”
Les comètes transportent des éléments constitutifs de la vie
Le système stellaire observé est encore trop jeune pour que des planètes se soient formées. L’équipe espère obtenir plus de temps d’observation à ALMA, permettant d’étudier la formation des systèmes planétaires.
Les planètes, mais aussi les comètes, seront étudiées :
“Les comètes sont susceptibles de jouer un rôle clé dans la création de possibilités d’évolution de la vie. Les comètes ont souvent une forte teneur en glace avec la présence de molécules organiques. On peut très bien imaginer que les molécules organiques sont préservées dans les comètes à des époques où une planète est stérile, et que des impacts ultérieurs de comètes introduisent ces molécules à la surface de la planète”, explique Jes Kristian Jørgensen.
Le monde de l’ALMA la nuit. Crédit : ESO/B. Tafreshi (twanight.org)
Il est important de comprendre le rôle des sursauts dans ce contexte :
“LeLe chauffage provoqué par les explosions déclenchera l’évaporation des grains de poussière et de la glace qui les entoure. Cela pourrait modifier la composition chimique de la matière à partir de laquelle les planètes se forment.”
Ainsi, la chimie fait partie du champ de recherche :
“Les longueurs d’onde couvertes par ALMA nous permettent de voir des molécules organiques assez complexes, donc des molécules à 9-12 atomes et contenant du carbone. Ces molécules peuvent être des éléments constitutifs de molécules plus complexes qui sont essentielles à la vie telle que nous la connaissons. Par exemple,
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Powerful tools join the search for life in space
ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) is not a single instrument but 66 telescopes operating in coordination. This allows for a much better resolution than could have been obtained by a single telescope.
Very soon the new James Webb Space Telescope (JWST) will join the search for extraterrestrial life. Near the end of the decade, JWST will be complemented by the European Large Telescope (ELT) and the extremely powerful Square Kilometer Array (SKA) both planned to begin observing in 2027. The ELT will with its 39-meter mirror be the biggest optical telescope in the world and will be poised to observe the atmospheric conditions of exoplanets (planets outside the Solar System, ed.). SKA will consist of thousands of telescopes in South Africa and in Australia working in coordination and will have longer wavelengths than ALMA.
”The SKA will allow for observing large organic molecules directly. The James Webb Space Telescope operates in the infrared which is especially well suited for observing molecules in ice. Finally, we continue to have ALMA which is especially well suited for observing molecules in gas form. Combining the different sources will provide a wealth of exciting results,” Jes Kristian Jørgensen concludes.
The scientific article on the studies of the binary star system NGC 1333-IRAS2A will be published in the journal Nature on May 23, 2022.
Background
The team has had observation time on the ALMA telescopes in Chile to observe the binary star system NGC 1333-IRAS2A in the Perseus molecular cloud. The distance from Earth to the binary star is about 1,000 lightyears which is a quite short distance in an astronomical context. Formed some 10,000 years ago, it is a very young star.
The two stars of the binary system are 200 astronomical units (AUs) apart. An AU equals the distance from Earth to the Sun. In comparison, the furthest planet of the Solar System, Neptune, is 30 AUs from the Sun.
Reference: “Binarity of a protostar affects the evolution of the disk and planets” 23 May 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04659-4
