Imaginer un voisin terrestre

Crédit : Pixabay / CC0 Domaine public

Nous ne savons pas encore si les étoiles de type solaire les plus proches de nous, la binaire α Centauri A/B, sont portuaires ou terrestres. Cependant, grâce à de nouveaux travaux de modélisation, nous avons maintenant une bonne idée de ce à quoi ressemblerait une telle planète, si elle existait, et comment elle aurait pu évoluer.

Nous vivons une époque passionnante pour la recherche sur les exoplanètes, passant de la démographie à une caractérisation détaillée. Le télescope spatial James Webb (JWST), lancé avec succès en décembre 2021, devrait détecter les atmosphères d’exoplanètes rocheuses transitant devant des naines M – des étoiles plus faibles que le soleil – en orbite dans la zone habitable. L’Extremely Large Telescope (ELT), actuellement en construction au Chili, sera mis en place pour imager directement les exoplanètes rocheuses autour d’étoiles proches du soleil d’ici la fin de la décennie. En regardant encore plus loin, de futurs concepts ambitieux de missions spatiales sont actuellement explorés, notamment le grand interféromètre pour exoplanètes (LIFE), qui cible les exoplanètes rocheuses de la zone habitable et leurs atmosphères.

L’ETH Zurich est à la tête ou fortement impliquée dans ces infrastructures d’observation et dans d’autres. Les recherches complémentaires de l’Institut de Physique des Particules et d’Astrophysique du Département de Physique portent sur la modélisation numérique, indispensable pour comprendre les exoplanètes rocheuses de la zone habitable et orienter les futures observations et développements d’instrumentation. Aujourd’hui, une équipe internationale dirigée par des universitaires de l’ETH présente les résultats d’une telle étude, dans laquelle ils ont dirigé leur attention vers les étoiles semblables au soleil les plus proches de la Terre, α Centauri A et α Centauri B. Le Journal Astrophysiqueils fournissent une prédiction de référence de ce à quoi ressemblerait une planète de la taille de la Terre, si elle existait dans ce système.

Une α-Cen-Terre hypothétique

L’équipe, qui comprend les astrophysiciens de l’ETH Haiyang Wang, Sascha Quanz et Fabian Seidler ainsi que Paolo Sossi du Département des sciences de la Terre, a entrepris d’estimer la composition élémentaire d’une hypothétique planète rocheuse dans la zone habitable du système Centauri A/B. . Leur modélisation est basée sur les compositions chimiques mesurées par spectroscopie de α Centauri A et α Centauri B, pour lesquelles un large éventail d’informations est disponible à la fois pour les éléments rocheux (tels que le fer, le magnésium et le silicium) et les éléments volatils (y compris l’hydrogène, le carbone et oxygène).

À partir de ces données, ils ont pu projeter des compositions possibles d’un corps planétaire hypothétique en orbite autour de l’une ou l’autre des étoiles. De cette façon, les chercheurs sont arrivés à des prédictions détaillées concernant les propriétés de leur planète modèle, qu’ils ont surnommée “α-Cen-Earth”, y compris sa structure interne, sa minéralogie et sa composition atmosphérique. Ces caractéristiques, à leur tour, sont d’une importance capitale pour comprendre son évolution à long terme et son habitabilité potentielle.

Avec ce travail, Wang et ses collègues ont commencé à peindre une image captivante d’une exoplanète en orbite autour de α Centauri A / B. Si elle existe, l’α-Cen-Terre est susceptible d’être géochimiquement similaire à notre Terre, prédisent-ils, avec un manteau dominé par des silicates, mais enrichi en espèces carbonées telles que le graphite et le diamant. La capacité de stockage de l’eau dans son intérieur rocheux devrait être équivalente à celle de notre planète d’origine. Selon l’étude, l’α-Cen-Earth différerait également de manière intéressante de la Terre, avec un noyau de fer légèrement plus gros, une activité géologique plus faible et un éventuel manque de tectonique des plaques. La plus grande surprise, cependant, était que l’atmosphère primitive de la planète hypothétique aurait pu être dominée par le dioxyde de carbone, le méthane et l’eau – similaire à celle de la Terre dans l’éon archéen, il y a 4 à 2,5 milliards d’années, lorsque la première vie est apparue sur notre planète. planète.

La connexion chimique étoile-planète

L’étude se distingue en ce qu’elle comprend des prédictions sur les éléments volatils sur une exoplanète rocheuse. S’il est bien établi que la composition chimique des planètes “terrestres” (constituées majoritairement de roche et de métal) reflète généralement celle de leur étoile hôte, cela n’est vrai que pour les éléments dits réfractaires ; c’est-à-dire les principaux constituants de la roche et du métal. La correspondance se décompose pour les éléments volatils – ceux qui se vaporisent facilement. Cette classe comprend l’hydrogène, le carbone et l’azote, qui sont essentiels pour comprendre si une planète est potentiellement habitable.

Au cours de sa recherche doctorale à l’Université nationale australienne de Canberra (supervisée par Charley Lineweaver et Trevor Ireland, qui sont co-auteurs du nouvel article), Wang a développé le premier modèle quantitatif qui relie les compositions chimiques des étoiles semblables au soleil et de tout élément rocheux. planètes qui les entourent, tant pour les éléments volatils que réfractaires. Wang a rejoint le groupe Quanz à l’ETH Zurich en 2019, où il a depuis développé les applications de ce modèle. Des modèles plus sophistiqués de la relation chimique entre étoile et planète sont également développés dans le groupe, grâce à des collaborations dans le cadre du Pôle de recherche national PlanetS.

Fenêtre d’opportunité

La probabilité de trouver réellement un frère aîné de notre Terre – le système α Centauri A / B a 1,5 à 2 milliards d’années de plus que le soleil – pourrait difficilement être plus favorable. De 2022 à 2035, α Centauri A et α Centauri B seront suffisamment séparés pour bénéficier à la recherche de planètes autour de chacune des étoiles grâce à une contamination lumineuse réduite de l’autre. Avec la nouvelle puissance d’observation que l’on peut attendre dans les années à venir, il y a un espoir légitime qu’une ou plusieurs exoplanètes en orbite autour de α Centauri A/B rejoignent les près de 5’000 exoplanètes découvertes depuis 1995, date à laquelle les astrophysiciens de l’Université de Genève Michel Mayor et Didier Queloz (qui ont rejoint la faculté de l’ETH Zurich l’année dernière) ont annoncé la découverte de la première planète en dehors de notre système solaire en orbite autour d’une étoile semblable au soleil – pour laquelle ils ont reçu le prix Nobel de physique 2019, partagé avec le Canadien – Le cosmologiste américain Jim Peebles.

Les travaux de Wang et al. fournit une étude de référence pour le domaine de la recherche sur les exoplanètes, en termes de caractérisation théorique détaillée des exoplanètes rocheuses (hypothétiques) de la zone habitable autour des étoiles de type solaire dans le voisinage solaire. Ceci est important pour guider les observations futures de ces planètes et donc pour maximiser le retour scientifique des infrastructures astronomiques sans précédent, au sol et dans l’espace, en cours de développement. Avec toutes ces capacités en place, nous pouvons nous attendre à un nouveau chapitre dans la découverte des planètes et de la vie dans le cosmos.


Nouvelle planète détectée autour de l’étoile la plus proche du soleil


Plus d’information:
Haiyang S. Wang et al, Une planète modèle de la taille de la Terre dans la zone habitable de α Centauri A / B, Le Journal Astrophysique (2022). DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ac4e8c

Citation: Imaginer un voisin terrestre (10 mars 2022) récupéré le 16 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-earthly-neighbor.html

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