La science des exoplanets passe de la recherche de tout exoplanètes détectables que nous pouvons à la recherche de personnes dans les zones habitables de leurs étoiles. L'observatoire mondial habitable proposé par la NASA et d'autres efforts similaires sont axés sur ces mondes. Le problème est que les zones habitables ne sont pas statiques.
Les zones habitables (Hz) ne sont pas statiques car les étoiles ne sont pas statiques. À mesure qu'ils vieillissent et évoluent, leur luminosité et leur température changent. Les planètes habitables au bord d'une Hz peuvent se retrouver inhabitables. À l'inverse, des planètes inhabitables pourraient se retrouver à l'intérieur de la HZ.
De nouvelles recherches soulignent que pour utiliser nos ressources d'observation judicieusement afin qu'ils aient le plus d'impact, nous devons rechercher des planètes qui sont dans la zone habitable continue de leurs étoiles (CHZ). Le CHZ reflète ce que nous savons de la vie sur Terre. La vie photosynthétique a pris environ 2 milliards d'années pour oxygéner l'atmosphère de la Terre, donc les chercheurs disent que nous devrions nous concentrer sur les exoplanètes dans la zone habitable continue 2 Gyr (CHZ2). Les atmosphères de ces planètes sont plus susceptibles de montrer des signes de vie.
La recherche est intitulée «Métrique de zone habitable continue pour hiérarchiser les cibles de l'Observatoire des mondes habitables», et il a été accepté dans Le journal astrophysique. Les auteurs sont Austin Ware et Patrick Young de la School of Earth and Space Exploration de l'Arizona State University. L'article de recherche est actuellement disponible sur le arxiv serveur de préimprimée.
Ce travail consiste à hiérarchiser les objectifs d'observation, et cela commence par comprendre comment identifier les CHZ. « Une méthode de hiérarchisation consiste à estimer la probabilité qu'un exoplanet soit resté en continu dans la Hz assez longtemps pour que la vie émerge et ait un impact détectable sur l'atmosphère », écrivent les auteurs.
Notre soleil est un bon exemple de la façon dont la zone habitable d'une étoile peut se déplacer à mesure qu'une étoile évolue. Quand il était jeune, il n'était qu'environ 70% aussi brillant que maintenant. Le « Faint Young Sun Paradox » dit que malgré sa faiblesse, le soleil avait encore suffisamment d'énergie pour maintenir l'eau liquide à la surface de la Terre. L'atmosphère de la Terre était probablement plus riche en gaz à effet de serre, ce qui a permis à notre planète de piéger plus de chaleur.
À l'époque, la HZ était plus proche du soleil, et Vénus était peut-être un monde très différent, avec des températures raisonnables et de l'eau liquide.
Le soleil a évolué depuis lors, et maintenant il est beaucoup plus brillant. Les astrophysiciens pensent que le soleil obtient environ 1% plus brillant tous les 100 millions d'années environ. La HZ s'est donc progressivement déplacée vers l'extérieur. Maintenant, Vénus souffre de l'effet de serre en fuite, et sa surface est totalement inhabitable.
Au fil du temps, le soleil continuera d'éclairer, poussant les Hz vers l'extérieur. Un jour, Mars peut être à nouveau chaud.
En 4 milliards d'années environ, le soleil changera de façon spectaculaire. Il entrera dans sa phase géante rouge, se développera et deviendra considérablement plus brillant. Les planètes intérieures seront enveloppées et la HZ se déplacera de façon spectaculaire. Jupiter, Saturne et leurs lunes océaniques peuvent être dans la HZ.
Notre soleil n'est pas exceptionnel. C'est une étoile standard de séquence principale. Ses étapes de vie illustrent clairement comment la HZ n'est pas statique. Selon les auteurs, c'est une cible en mouvement. Non seulement parce que l'étoile change, mais que les exoplanètes terrestres changent également avec le temps, et notre recherche de planètes habitables devrait considérer cela.
« Nous utilisons une méthode bayésienne pour calculer la probabilité qu'un rayon orbital donné autour d'une étoile se trouve actuellement dans la zone habitable continue (CHZ) Gyr (CHZ), le temps approximatif a pris vie sur Terre pour oxygéner considérablement l'atmosphère », écrivent les auteurs.
L'observatoire des mondes habitables n'est qu'un concept à ce stade, mais les scientifiques ont déjà créé une liste cible pour la mission. Il s'appelle la liste des étoiles de mission du programme d'exploration Exoplanet (EMSL), et il y a 164 étoiles. Ce sont des étoiles en forme de soleil avec des HZ qui sont accessibles à une mission d'imagerie directe comme le HWO. L'équipe a appliqué sa méthode bayésienne à toutes ces étoiles et a développé une métrique pour voir lesquelles ont un chz2.
Comme prévu, les mesures suivent la tendance liée à l'âge stellaire et au type spectral. Le chz2 des étoiles plus anciennes ont des mesures plus faibles. Dans la séquence principale ultérieure, leur chz2 se contracte parce que leur luminosité change plus rapidement. « Cela biaise le chz2 métrique vers des valeurs plus faibles aux âges plus âgés « , expliquent les chercheurs.
Les chercheurs ont constaté que « … les étoiles légèrement plus jeunes et plus massives que le soleil peuvent être les plus susceptibles d'avoir les zones les plus larges d'habitabilité continue ».
Les premiers f-DWARF sont à l'extrémité opposée de cette échelle. Les nains F et G tardifs sont dans le sweet spot et ont de longues vies de séquence principale et de grands HZ. Ils dominent le CHZ le plus élevé2 valeurs métriques.
Cependant, il ne s'agit pas seulement des étoiles. Les zones habitables sont des partenariats entre les étoiles et les planètes. Facteurs comme l'activité géologique et le CO2 Le dépassement des planètes terrestres change également avec le temps. « Il en résulte que les planètes deviennent géologiquement mortes dans ~ 5 à 7 Gyr pour ceux entre 0,5 et 1 masses terrestres, après quoi les planètes s'appuient uniquement sur la luminosité de leur étoile hôte pour maintenir les températures de surface habitables », expliquent les auteurs.
Les chercheurs pensent que l'âge moyen des planètes habitables est inférieur à celui de la Terre. Seuls les super-terre peuvent maintenir l'habitabilité plus longtemps.
Dans leur conclusion, les chercheurs nous rappellent ce que la plupart d'entre nous savent déjà. Trouver des exoplanètes terrestres en orbite des étoiles comme notre soleil, puis sonder leurs atmosphères pour les biosignatures en utilisant une imagerie directe est une tâche extrêmement difficile. Malgré nos prouesses technologiques croissantes, la nature n'abandonne pas facilement ses secrets. Cependant, c'est toujours notre meilleur pari pour comprendre à quel point la vie prévale pourrait être dans la Voie lactée.
Si nous informons nos efforts en fonction de ce que nous savons de la vie sur terre et du temps qu'il a fallu pour changer l'atmosphère, nous pourrions rendre cette tâche difficile un peu moins difficile.
« Compte tenu du potentiel de vie d'avoir eu un impact détectable sur l'atmosphère présente un moyen de hiérarchiser les cibles dans la période de futures missions », écrivent les chercheurs.
