Toutes les étoiles, y compris le soleil, ont une durée de vie limitée. Les étoiles brillent par le processus de fusion nucléaire dans lequel des atomes plus légers, tels que l’hydrogène, fusionnent pour en créer de plus lourds. Ce processus libère de grandes quantités d’énergie qui neutralisent l’attraction toujours présente de la gravité de l’étoile. En fin de compte, la fusion aide les étoiles à résister à l’effondrement gravitationnel.
Cet équilibre des forces est appelé « équilibre hydrostatique ». Cependant, il viendra un moment où l’approvisionnement en carburant dans le cœur d’une étoile commencera à s’épuiser et finira par mourir. Les étoiles avec plus d’environ huit fois la masse du soleil brûleront généralement leur combustible en moins de 100 millions d’années. Une fois la fusion terminée, l’étoile s’effondre, générant une explosion finale massive et instantanée de fusion nucléaire qui fait exploser l’étoile en supernova.
Les supernovas libèrent suffisamment d’énergie pour éclipser toute la galaxie dans lequel ils se produisent. Ce qui reste ensuite sont des noyaux stellaires effondrés et morts appelés étoiles à neutrons ou, si l’étoile progénitrice était suffisamment massive, un trou noir. Toutes les planètes en orbite autour d’une étoile lorsqu’elle devient supernova seraient effacé. Mystérieusement cependant, une poignée de « planètes zombies » ont été détectées en orbite autour d’étoiles à neutrons. Et ils font partie des mondes les plus étranges du cosmos.
Les étoiles à neutrons sont extrêmement denses, contenant autant de masse que le soleil écrasé dans une sphère de seulement quelques kilomètres de diamètre. Certaines étoiles à neutrons émettent des faisceaux d’ondes radio dans l’espace, et c’est autour de ces étoiles « pulsars » que des planètes ont été trouvées. Au fur et à mesure que le pulsar tourne, ses faisceaux radio balayent l’espace en générant des flashs radio réguliers. Les pulsars étaient découvert en 1967 – vous pouvez écouter les sons de l’émission radio de certains d’entre eux ici.
La régularité de ces impulsions radio rend les pulsars idéaux pour chasser les planètes proches. Si un pulsar a une planète, ils seront tous les deux en orbite autour d’un centre gravitationnel partagé. Cela signifie que l’émission radio sera périodiquement étirée et comprimée de manière prévisible, ce qui nous permettra de détecter la planète.
Phobetor, Draugr et Poltergeist
À quelque 2 300 années-lumière de la Terre se trouve le pulsar PSR B1257+12. Il clignote 161 fois par seconde et a été surnommé « Lich » d’après une créature mort-vivante dans le folklore occidental. Il est en orbite autour de trois planètes terrestres rocheuses nommées Phobetor, Draugr et Poltergeist.
Ces planètes occupent une place particulière dans l’histoire de l’astronomie, car elles ont été les premières au-delà de notre système solaire (exoplanètes) à être découvert en 1991. Il y a quelques années, la Nasa a publié cette affiche « zombie worlds » d’eux :
Leur découverte a remis en question les idées sur la formation planétaire, qui se produit normalement lorsqu’une nouvelle étoile se forme. En revanche, ces planètes ont dû se former après la supernova de l’étoile mourante. On ne sait pas encore avec certitude comment cela s’est produit. La matière d’un disque de débris en orbite autour du pulsar peut avoir fusionné en planètes après la supernova.
Draugr, du nom d’un créature mort-vivante dans la mythologie nordique, est le plus interne des trois. Elle a environ deux fois la masse de la lune et est la planète la moins massive actuellement connue, en orbite autour de Lich tous les 25 jours. Ses grands cousins, Poltergeist et Phobetor, orbitent respectivement tous les 67 et 98 jours, et sont chacun environ quatre fois la masse de la Terre.
Les pulsars ont de puissants champs magnétiques qui peuvent permettre aux courants électriques de traverser l’espace entre le pulsar et une planète en orbite. Donc, si l’une de ces planètes a une atmosphère, elle pourrait constamment être baignée dans la lumière surnaturelle de puissantes aurores boréales (semblables à nos aurores boréales).
Si vous deviez vous tenir à la surface de l’un de ces mondes de zombies, vous verriez, à travers la teinte puissante de l’aurore, la liche incandescente dans le ciel projetant deux faisceaux de lumière puissants et étroitement confinés vers l’extérieur dans des directions opposées dans l’obscurité de espace. Les étoiles à neutrons peuvent être extrêmement chaudes, transportant la chaleur résiduelle de la supernova. Lich est à près de 30 000 ° C et le plus intime de ces mondes, Draugr, ne sera probablement que de quelques degrés sous le point de congélation à sa surface.
Le monde du diamant
La planète PSR J1719−1438b orbite autour d’un pulsar à environ 4 000 années-lumière, tournant autour de son hôte en un peu plus de deux heures. C’est la planète la plus dense jamais découverte – si dense, en fait, qu’on pense qu’elle est composé en grande partie de diamant.
Ce « monde du diamant » est le noyau résiduel d’une étoile morte appelée nain blanc. Celles-ci sont connues pour avoir une teneur élevée en carbone (le diamant est fait de carbone) – mais cette naine blanche particulière a perdu 99,9 % de sa masse d’origine, consommée par la puissante gravité de son pulsar hôte proche.
Cette sphère de diamant fait environ la moitié de la taille de Jupiter et orbite autour de PSR J1719-1438 à une distance de 600 000 km (seulement 1,5 fois plus loin que notre lune ne se trouve de la Terre). À une distance aussi proche de son pulsar hôte, il est probable que ce monde ait une surface très chaude.
Mathusalem
En orbite autour de la Voie lactée (et de nombreuses galaxies) sont amas d’étoiles globulaires— des groupes sphériques de jusqu’à un million d’étoiles chacun. Ce sont quelques-unes des étoiles les plus anciennes de l’univers.
L’amas d’étoiles globulaire Messier M4 se trouve à environ 5 600 années-lumière et contient quelque 100 000 étoiles. Parmi celles-ci se trouve une planète surnommée Mathusalem, du nom du fils d’Enoch dans le livre de la Genèse qui aurait vécu 969 ans.
Au centre de l’amas d’étoiles M4 se trouvent un pulsar et une naine blanche en orbite autour de leur centre gravitationnel commun tous les 161 jours. Compte tenu de la nature éphémère des étoiles de grande masse, le pulsar se serait formé peu de temps après la formation de Messier 4 elle-même.
Mathusalem orbite également autour de ce centre, mais à un rythme beaucoup plus tranquille d’une fois tous les 100 ans environ, à une distance similaire à celle à laquelle Uranus orbite autour de notre propre soleil. C’est une planète gazeuse géante d’environ 2,5 fois la masse de Jupiter. On pense que Mathusalem s’est formé comme une planète normale autour d’une étoile semblable au soleil au cours du premier milliard d’années de la formation de l’univers. Il a ensuite été capturé en orbite autour du pulsar hôte, sur lequel il tourne depuis.
La forte densité d’étoiles dans les amas globulaires rend assez élevées les chances que deux étoiles se rencontrent de près – et de même l’échange de planètes. Mathusalem est le le plus ancien connu planète du cosmos, formée il y a environ 12,7 milliards d’années avec toutes les étoiles de M4.
Les planètes Pulsar sont des mondes extrêmes, mais même elles ne sont peut-être pas les plus bizarres. Un petit nombre de études théoriques ont proposé l’existence de planètes en orbite autour de trous noirs. Jusqu’à présent, cependant, aucun n’a été trouvé.
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