Une naine blanche est entourée de morceaux déchirés de ses planètes intérieures et de sa ceinture de Kuiper

Qu’adviendra-t-il de notre soleil ?

Dans plusieurs milliards d’années, il cessera de fusionner, se ratatinera en une naine blanche et n’émettra plus que de la chaleur résiduelle. Là, il restera assis, dormant et comateux.

Mais le soleil ancre tout le système solaire. Que va-t-il arriver à la Terre ? Au reste des planètes ? Au reste des objets du système solaire ?

Notre soleil apparaît relativement placide au cours d’une vie humaine. Il est solidement dans la séquence principale maintenant et vaque à ses occupations de manière fiable en fusionnant l’hydrogène en hélium. Mais cet état ne durera pas éternellement ; les stars font des choses bizarres en vieillissant.

Finalement, le soleil sortira de sa vie de fusion et deviendra une géante rouge. Ensuite, il perdra ses couches externes dans une belle nébuleuse. La nébuleuse se dissipera après environ 20 000 ans, et seul le noyau mort de notre soleil autrefois glorieux restera. Sans la pression extérieure de la fusion, la gravité prendra le dessus et écrasera ce qui reste de l’étoile en une boule de matière dégénérée de la taille de la Terre. Ce sera une naine blanche, une cendre frémissante de carbone inerte et d’oxygène qui irradie la chaleur résiduelle pendant des milliards d’années, peut-être plus longtemps.

Les naines blanches sont l’un de ces états finaux étranges dans lesquels certaines étoiles se retrouvent après la fin de leur vie de fusion. Mais les astronomes pensent que presque toutes les étoiles hébergent des planètes. Qu’arrive-t-il aux planètes autour d’une étoile lors de sa transition vers une naine blanche ?

Les astronomes ne peuvent pas voir l’avenir, mais ils peuvent observer les naines blanches existantes et rechercher des indices sur le sort de leurs planètes.

C’est ce qu’une équipe de chercheurs en Allemagne et aux États-Unis a fait dans leur article intitulé « Abondances inhabituelles provenant de matériaux du système planétaire polluant la naine blanche G238-44 ». Ils ont examiné les données d’observation sur la naine blanche de Hubble, de l’observatoire Keck et de FUSE, l’explorateur spectroscopique dans l’ultraviolet lointain. Le Journal Astrophysique a accepté leur article pour publication, et il est disponible sur le site de prépublication arXiv.org.

G238-44 est à environ 86 années-lumière et a une atmosphère dominée par l’hydrogène polluée par d’autres éléments, notamment le carbone, le néon, l’oxygène, le soufre et le fer. Vingt-quatre ans de données de Keck montrent une accrétion stable et continue de ces matériaux d’un réservoir circumstellaire sur la naine blanche. Les chercheurs disent également avoir découvert « un schéma d’abondance anormal et des preuves de la présence de fer métallique ». Le fer et les autres éléments pourraient-ils provenir d’un seul corps parent ? Ou faut-il deux corps pour expliquer la présence de tous ces matériaux ?

Les chercheurs disent que si ce fer métallique provient d’un seul corps parent, ce corps parent ne ressemble à rien dans notre propre système solaire. « Dans les incertitudes, nous sommes en mesure de déterminer que le matériau d’origine est riche en azote et contient probablement une quantité importante de fer métallique », écrivent les auteurs. « Ce mélange ne ressemble à aucun corps connu du système solaire. »

S’il provient de deux corps distincts, écrivent-ils, alors l’un est fait d’un matériau semblable à du mercure et riche en fer, et l’autre pourrait être un objet glacé de la ceinture de Kuiper. Ces objets ont des compositions distinctes et, ensemble, ils fournissent « des preuves chimiques de corps rocheux et glacés dans un système exoplanétaire », indique le document.

Le mélange d’éléments et la façon dont ils apparaissent dans un système solaire est la clé de ce travail. L’oxygène est polyvalent et se trouve partout dans un système solaire, et est un composant de tous les objets. Mais le carbone, l’azote et le fer sont différents. Les auteurs les décrivent comme « beaucoup plus spécialisés ». Les objets qui se forment près de l’étoile mère ont une plus grande abondance de Fe, tandis que N ne se forme qu’en quantités significatives au-delà de la ligne de gel du système solaire. « Nous ne nous attendons pas à ce que les objets riches en Fe soient également riches en N. G238-44 rompt cette tendance et a à la fois un Fe/O et un N/O élevés », écrivent les auteurs. « Le modèle à deux corps proposé est capable de reproduire cette caractéristique inhabituelle. »

« Nous suggérons que G238-44 accrète simultanément un exo-planétésimal riche en métaux et un exo-objet de la ceinture de Kuiper riche en volatils. Si notre interprétation est correcte, ce serait la première preuve de l’accrétion simultanée de deux corps parents distincts dans une naine blanche », écrivent les auteurs. Ils disent que la naine blanche accumule du matériel à partir d’un corps riche en métaux et d’un corps riche en volatils dans un rapport de 1,7:1.

Les auteurs disent également que c’est la preuve d’un système planétaire qui est tellement perturbé qu’il capture simultanément des objets ressemblant à des astéroïdes du système solaire interne et des objets glacés des confins éloignés de son système.

Qu’est-ce que cela signifie pour la Terre et le reste du système solaire ? Il est difficile de penser à l’avenir lointain de la Terre alors que le soleil quitte la séquence principale et finit par devenir une naine blanche. Mais comme le montre cette étude, il est peu probable que quoi que ce soit puisse survivre à la transition, en particulier quelque chose d’aussi proche du soleil que la Terre.

Même dans la brume musquée la plus optimiste, il est impossible d’imaginer que la Terre et l’humanité survivent aux résultats catastrophiques du soleil quittant la séquence principale. Le soleil se dilatera et détruira les planètes intérieures, engloutissant peut-être la Terre elle-même. Tout cela se déroulera sur des milliards d’années, et certains penseurs suggèrent que l’humanité sera capable de « sauter la planète » vers le système solaire externe, en évitant la destruction et en se déplaçant vers l’extérieur à mesure que la zone habitable du soleil s’étendra pendant la phase de géante rouge.

Mais cette étude montre que même la lointaine ceinture de Kuiper pourrait ne pas échapper aux ravages d’un soleil mourant. Qu’est-ce que cela signifie pour des descendants humains incroyablement éloignés ?

La Terre et l’humanité seront effacées, et aucune autre civilisation ne saura jamais qui nous sommes et nos réalisations suprêmes – le heavy metal, le hockey sur glace et le reste.

Au lieu de cela, leurs astronomes remarqueront brièvement une naine blanche banale entourée d’éléments plus lourds comme le fer, le soufre et le carbone. Ils concluront que des planètes rocheuses entouraient autrefois l’étoile et se demanderont combien. Peut-être qu’ils écriront un article à ce sujet.

Ensuite, ils orienteront leur télescope et passeront à autre chose.

Mais le soleil n’aura pas fini. Il ne restera pas éternellement une naine blanche. Dans le futur le plus lointain que l’on puisse imaginer, le soleil deviendra une naine noire, un objet théorique si ancien qu’il n’en existe pas encore dans notre jeune univers.

Mais pour l’instant, le soleil est fiable et calme, même si l’humanité ne l’est pas.