La grande majorité des étoiles ont des planètes. Nous le savons grâce aux observations de systèmes exoplanétaires. Nous savons aussi que certaines étoiles n’ont pas de planètes, et peut-être n’en ont-elles jamais eu. Cela soulève une question intéressante. Supposons que nous voyons une vieille étoile qui n’a pas de planètes. Comment savons-nous si jamais fait? Peut-être que l’étoile a perdu ses planètes lors d’une approche rapprochée par une autre étoile, ou peut-être que les planètes ont tourné vers l’intérieur et ont été consommées comme Chronos mangeant ses enfants. Comment pourrions-nous le dire ? Une étude récente sur l’arXiv répond à moitié à cette question.
Tout se résume à un petit élément étrange appelé lithium.
Le lithium est le troisième élément du tableau périodique. Bien que la plupart des atomes formés pendant le Big Bang étaient de l’hydrogène et de l’hélium, des traces de lithium se sont formées à partir du Big Bang. Environ un atome sur dix milliards, d’après le modèle actuel. Mais il s’avère qu’il y a moins de lithium dans l’univers que prévu. En effet, alors que d’autres éléments tels que le carbone, l’oxygène et le fer sont créés dans le cœur des grandes étoiles, le lithium est détruit. C’est un effet connu sous le nom de combustion du lithium, et cela signifie que les étoiles plus anciennes n’ont généralement pas beaucoup de lithium dans leur atmosphère.
Les astronomes utilisent cet effet pour faire la distinction entre les naines brunes de masse élevée et les étoiles de faible masse. S’il y a beaucoup de lithium dans l’atmosphère, alors la fusion ne se produit pas et c’est une naine brune. Pas beaucoup de lithium et vous avez une étoile. Mais certaines étoiles ont du lithium atmosphérique. Ils sont clairement assez grands et assez chauds pour subir une fusion, et ils n’ont pas brûlé le lithium de leur atmosphère. Alors qu’est-ce qui donne ?
L’hypothèse commune est que ces étoiles inhabituelles doivent subir un mélange interne inhabituel qui empêche d’une manière ou d’une autre le lithium d’être recyclé à l’intérieur de l’étoile où il peut être consommé. Cette dernière étude propose une alternative. Peut-être que ces étoiles ont consommé leurs jeunes planètes à la place.
Puisque les planètes ne brûlent pas de lithium lorsqu’une planète est mangée par une étoile, son lithium est ajouté au mélange de l’étoile. L’équipe a simulé comment ce lithium ajouté se comporterait à l’intérieur d’une étoile et combien de temps il faudrait pour s’estomper des couches supérieures de l’étoile. Ils ont découvert que les petites étoiles naines rouges sont assez efficaces pour brûler le nouveau lithium. Parce qu’une petite étoile a de grandes zones de convection qui mélangent très bien son intérieur, en quelques centaines de millions d’années, le nouveau lithium est épuisé. Mais pour les étoiles plus grandes et plus semblables au soleil, le lithium peut traîner pendant des milliards d’années. Bien après la consommation d’une planète, son lithium est toujours présent dans l’atmosphère stellaire.
Donc, si nous voyons une vieille étoile semblable au soleil avec du lithium dans son atmosphère, il est tout à fait possible qu’elle ait déjà eu des planètes. Le lithium stellaire semble être un bon signe d’une étoile rassasiée après un repas planétaire.
Jason Sevilla, Aida Behmard, Jim Fuller, signatures d’abondance de lithium à long terme après l’engloutissement planétaire. arXiv:2207.13232v1 [astro-ph.SR], arxiv.org/abs/2207.13232