Une étoile binaire est un type de système composé de deux étoiles orbitant autour d’un centre de gravité commun. Presque une étoile sur deux de la taille du Soleil appartient à cette catégorie. Selon une nouvelle étude, ce type d’étoile montre une évolution très différente des planètes autour d’elle (par rapport aux étoiles standard), notamment au niveau de l’évolution du disque protoplanétaire (constitué de gaz et de poussières) au cours de ses premiers stades. Cette découverte pourrait permettre de mieux cibler la recherche de vie extraterrestre.
Afin de comprendre les aspects fondamentaux de la naissance des étoiles et des systèmes planétaires, des chercheurs américains et danois ont commencé à observer le système binaire NGC 1333-IRAS2A, entouré d’un disque protoplanétaire de gaz et de poussières. « La binaire influence clairement l’évolution du disque de matière autour du système principal. Et cela suggère que la binaire influencera la composition finale des planètes qui naissent, puisque la plupart des étoiles se forment en tant que binaires », déclare dans un communiqué Edwin Bergin, co-auteur de l’étude et professeur du département d’astronomie de l’Université du Michigan.
La nouvelle étude publiée dans la revue Nature indique que les systèmes planétaires se forment d’une manière très différente autour des étoiles binaires, par rapport aux étoiles simples comme le Soleil. La seule planète habitée connue, la Terre, tourne autour d’une étoile unique (le Soleil), ce qui pourrait motiver la recherche de vie autour d’étoiles similaires uniquement. Cependant, les différences d’évolution planétaire entre les deux systèmes mises en évidence par les chercheurs posent un nouvel axe de recherche comparative, qui permettra peut-être de mieux cibler la recherche de vie à l’avenir.
66 télescopes en coordination pour observer un instantané du système binaire
Pour observer le système stellaire binaire NGC 1333-IRAS2A, les astronomes ont utilisé les 66 télescopes ALMA au Chili, fonctionnant en coordination. Cela permet d’obtenir une résolution bien meilleure que celle qui aurait pu être obtenue par un seul télescope. Le système binaire est situé dans le nuage moléculaire de Persée à environ 1000 années-lumière de la Terre, ce qui est relativement proche pour une telle observation. Les deux étoiles du système sont séparées de 200 unités astronomiques (UA) — une UA étant égale à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil.
Comme les observations ne peuvent fournir qu’un instantané d’un moment de l’évolution du système, les chercheurs ont réalisé des simulations informatiques permettant de remonter et d’avancer dans le temps, jusqu’à l’instantané observé. Par exemple, du fait de la dualité de l’étoile, le mouvement du gaz et de la poussière ne suit pas un schéma continu et peut s’accélérer pendant de courtes périodes (de dix à cent ans tous les 1000 ans). En fait, les deux étoiles « s’encerclent » mutuellement et leur gravité commune affecte le disque de gaz et de poussières environnant. Ainsi, d’énormes quantités de matière tombent vers l’étoile binaire. Celle-ci devient alors dix à cent fois plus brillante, jusqu’à ce qu’elle revienne à son état normal.
« La chute de matière déclenche un réchauffement important. La chaleur rend l’étoile beaucoup plus brillante que d’habitude », explique Rajika Kuruwita, chercheuse postdoctorale à l’Institut Niels Bohr. « Ces explosions déchirent le disque de gaz et de poussières. Alors que le disque se reconstitue, les sursauts peuvent encore influencer la structure du système planétaire ultérieur ».
En revanche, le système est encore trop jeune pour que des planètes se soient formées, et l’équipe espère obtenir plus de temps d’observation avec ALMA pour étudier la formation de systèmes planétaires. Mais aussi de comètes, propices à l’apport de facteurs d’évolution de la vie. En effet, les chercheurs expliquent que les comètes ont souvent une forte teneur en glace contenant des molécules organiques, lesquelles sont probablement préservées dans les comètes. Des impacts ultérieurs de comètes pourraient alors introduire ces molécules à la surface des planètes stériles.
Le nouveau télescope spatial James Webb recherchera également bientôt des signes de vie extraterrestre. Vers la fin de la décennie, il sera complété par l’ELT (European Large Telescope) et le très puissant SKA (Square Kilometer Array), qui devraient tous deux commencer à observer en 2027.
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