Certains mondes habitables en orbite des étoiles morts pourraient être maintenus en vie pour les éons grâce à une bizarrerie de la théorie de la gravité d'Einstein
Oeuvre de deux planètes en orbite autour d'une étoile naine blanche
Les planètes en orbite autour d'étoiles mortes connues sous le nom de naines blanches pourraient être en mesure de rester habitables grâce à la relativité générale modifiant subtilement leur mouvement.
Lorsque des étoiles comme notre soleil manquent de carburant, elles se dilatent et deviennent des géants rouges avant d'expulser leurs couches extérieures, ne laissant que leur noyau chaud dense – connu sous le nom de nain blanc. Des planètes géantes ont été trouvées en orbite autour de ces restes, ce qui suggère que les mondes peuvent survivre à l'expansion de l'étoile.
Il est également possible que les planètes rocheuses puissent orbiter près de ces étoiles à l'intérieur de leurs petites zones habitables, la région autour d'une étoile où de l'eau liquide peut exister à la surface d'une planète, bien qu'aucun n'ait encore été trouvé. Ici, ils pourraient rester habitables pendant de longues périodes car les nains blancs refroidissent très lentement, peut-être sur des milliards d'années.
La zone habitable serait extrêmement proche de l'étoile, à quelques millions de kilomètres – minuscule par rapport à l'orbite de la Terre de 150 millions de kilomètres. Cependant, des recherches antérieures suggèrent que toute planète plus grande en orbite à proximité pourrait empêcher la vie de survivre en raison d'un effet de chauffage des marées: l'attraction de la planète plus grande générerait une friction interne qui chauffe la plus petite, déclenchant un effet de serre en coulée apparenté à celui de Vénus.
Mais ce n'est peut-être pas toujours le cas, selon une étude de modélisation d'Eva Stafne et Juliette Becker à l'Université du Wisconsin-Madison. Leur travail montre que, dans les bonnes conditions, la théorie de la relativité générale d'Einstein peut sauver la planète intérieure.
La relativité générale explique comment les objets massifs courbent l'espace-temps, que nous pouvons visualiser comme une trempette ou un «bien» dans une feuille plate. Essentiellement, le puits gravitationnel de l'étoile hôte provoquerait une précession de l'orbite de la planète – ou une tournure lentement – et serait mal aligné avec n'importe quel compagnon alors que la planète plongeait et sortait du puits.
«La précession se produit qui découple la planète extérieure de la planète intérieure», explique Stafne, empêchant des effets de marée extrêmes sur la planète. «Les simulations passées n'ont pas inclus la relativité générale, mais cela dit aux gens de l'inclure dans ces systèmes proches.»
Sans relativité générale, toute planète externe qui est au moins la masse de la Terre et dans une orbite 18 fois celle de la planète la plus intérieure provoquerait cet effet de serre en fuite, explique Becker. Mais «si vous ajoutez la relativité générale, ce n'est pas si grave», dit-elle, avec la planète intérieure capable de rester habitable même si la planète extérieure était aussi grande que Neptune à une distance similaire.
Mary Anne Limbach de l'Université du Michigan a déclaré que les perspectives de trouver un tel système ne sont pas claires. «Nous ne savons même pas s'il y a des planètes habitables autour des nains blancs», dit-elle, sans parler de celui où la relativité générale joue un rôle. Des télescopes comme le télescope spatial James Webb sont activement à la recherche de mondes rocheux autour des nains blancs.
Cependant, la recherche fournit un ensemble inhabituel de circonstances plausibles où, dans les bonnes conditions, les habitants d'un monde lointain pourraient être maintenus en vie grâce à la courbure de l'espace-temps.
«Peut-être qu'ils auraient plus de facilité à déterminer la relativité générale que nous ne l'avons fait», explique Limbach.
