Le Soleil n’est pas éternel. Dans quatre ou cinq milliards d’années, notre étoile va arriver à court d’hydrogène, son carburant, et va s’étendre encore et encore jusqu’à ce que l’étoile devienne une géante rouge extrêmement brillante. D’ici là, la vie sur Terre aura disparu depuis longtemps, mais qu’adviendra-t-il de la planète ainsi que de ses voisines dans le Système solaire ? C’est tout l’objet de cette étude parue cet été dans The Astrophysical Journal Letters qui montre que le destin des planètes ne dépend finalement pas de l’étoile… Mais des planètes elles-mêmes.
«Ce que nous avons découvert, résume à Numerama l’autrice principale Maria Paula Ronco, c’est que dans certains cas une planète comme Jupiter pouvait aider ses voisines à survivre. Mais dans d’autres situations au contraire, elle favorisait leur engloutissement dans l’étoile. » La scientifique de l’Institut d’Astrophysique de Macul-Santiago au Chili s’est intéressée à deux phénomènes distincts qui se déroulent lorsqu’une étoile connaît une transformation en géante rouge : les marées stellaires et les interactions gravitationnelles.
Ces deux variables ont déjà été étudiées en détail dans de nombreuses études, mais jamais ensemble. Pourtant, lors de tels bouleversements, elles jouent un rôle capital dans la survie ou non des planètes. Les marées stellaires sont les forces gravitationnelles qui attirent et déforment les astres lorsque l’étoile gagne en masse et s’étend au cours de son évolution. Les interactions gravitationnelles concernent elles les forces qui s’exercent entre les planètes, la manière dont elles influencent leurs orbites.
Les survivantes seraient-elles la norme ?
La question se pose puisque les dernières années riches en découvertes d’exoplanètes ont semé le doute sur la capacité de ces mondes à survivre à l’explosion de leur étoile. « Le télescope TESS a apporté d’importants progrès, assure Isabelle Boisse, chercheuse au laboratoire d’astrophysique de Marseille. Entre un tiers et la moitié des naines blanches ont des disques de débris autour, et dans un cas découvert en septembre dernier une planète. » Et si une étoile est une naine blanche, cela signifie qu’elle a terminé sa phase de géante rouge, et si les planètes sont encore là c’est qu’elles ont survécu à cette phase. Il est toujours possible d’y voir des exceptions à la règle, ou encore des cas où les restes de roches détruites dans l’explosion finissent par se réassembler pour « ressusciter » des planètes après l’apocalypse. Mais devant le grand nombre de configurations similaires, il a bien fallu se rendre à l’évidence : ces planètes qui ont survécu pourraient bien être la norme finalement.
Pour autant, tout cela est difficile à expliquer ou à prédire. Actuellement, les études sur le sujet ont tendance à considérer les planètes seules pour savoir si elles survivraient ou non à la mort de leur étoile. Ce qui a permis de découvrir que dans notre Système, Mercure et Vénus disparaîtraient à coup sûr. Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune devraient survivre puisque les marées stellaires auraient tendance à les éloigner de l’étoile.
Et la Terre ?
En revanche, pour la Terre c’est un petit peu plus compliqué. En effet, notre planète se situe à la lisière de là où devrait s’étendre le Soleil en train de se transformer en géante rouge. Le destin dépendra donc de la manière dont les différentes variables exerceront leur influence. Sur le cas particulier de la Terre, l’étude n’apporte pas de réponse définitive.
En revanche, elle tente de s’approcher de la réalité en simulant des systèmes constitués de deux planètes: une similaire à Neptune située relativement proche du Soleil, mais pas trop pour ne pas être engloutie, et une planète géante comparable à Jupiter placée un peu plus loin. Pourquoi cette configuration ? Et bien avant tout parce que dans les études précédentes ces deux planètes types étaient étudiées séparément. Or, leur cohabitation peut tout changer.
«Nous pouvons faire des prédictions lorsque les planètes sont seules ou isolées, précise Maria Paula Ronco. Mais lorsque nous prenons en compte les interactions entre les planètes, c’est beaucoup plus compliqué et ça dépendra de chaque système, c’est difficile de dégager un modèle global. »
Le téléscope spatial Tess observe 85 % du ciel pour trouver des exoplanètes.
Source : Nasa
Les résultats sont surprenants puisqu’en menant plusieurs simulations en faisant changer la distance des deux planètes, les chercheurs ont découvert qu’il existait des scénarios de « sauveur » et des scénarios de « destructeur ». Dans le premier, la planète de type Neptune seule aurait été détruite dans l’explosion de l’étoile, mais elle est ici sauvée par la présence de Jupiter. Deux cas ont été mis en lumière par les simulations. À l’inverse, dans six cas identifiés, Neptune aurait pu être sauvée seule, mais elle est détruite à cause de la présence de Jupiter. Tous ces cas particuliers se produisent lorsque les deux planètes sont en résonance orbitale 3:2 ou 2:1, c’est-à-dire lorsque Jupiter fait deux révolutions autour du Soleil pendant que Neptune en fait trois. Ou alors que Jupiter en fait une quand Neptune en fait deux.
« De toutes petites variations […] peuvent changer drastiquement le destin des planètes »
Pour ce qui est du scénario où Neptune est détruite, elle commence à s’éloigner alors que la destruction de l’étoile la pousse vers l’extérieur, mais elle est ensuite brutalement ramenée vers l’intérieur, déviée par Jupiter, jusqu’à tomber dans l’enveloppe du Soleil mourant. Dans le cas où elle est sauvée, c’est un petit peu le même principe, sauf que Jupiter se jette dans la fournaise juste après avoir mis Neptune à l’abri. Un genre de ballet orbital où tout est bouleversé si les distances entre les planètes sont modifiées selon Maria Paula Ronco : « De toutes petites variations dans les orbites initiales peuvent changer drastiquement le destin des planètes. Ce dont nous sommes sûrs c’est que les interactions entre les planètes changent ce à quoi nous nous attendions. »
En attendant des simulations plus précises, il reste l’observation. Pour l’instant les données statistiques sont limitées selon Isabelle Boisse : «Les naines blanches sont des objets peu brillants et il en existe peu qui sont observables et sur lesquelles on peut identifier des transits. En revanche, cela pourrait changer bientôt. »
L’observatoire Vera-C.-Rubin actuellement en cours de construction au Chili doit scruter plusieurs centaines de milliers de naines blanches et donc apporter de l’eau au moulin de celles et ceux qui cherchent des planètes ou des débris autour de ces astres.
Pour ce qui est de la Terre et de sa possible survie, le suspens reste entier puisqu’avec autant de possibilités impliquant uniquement deux planètes, une configuration à huit est difficilement estimable. Pour l’instant en tout cas, la science ne spoile pas la fin de la planète bleue.
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