Les effets du magnétisme stellaire pourraient élargir les critères d’habitabilité des exoplanètes

L’intérêt pour les planètes semblables à la Terre en orbite autour de leur étoile hôte a augmenté, poussé par la quête de la vie au-delà de notre système solaire. Mais l’habitabilité de ces planètes, appelées exoplanètes, n’est pas uniquement influencée par leur distance par rapport à l’étoile.

Une nouvelle étude menée par David Alexander et Anthony Atkinson de l’Université Rice élargit la définition d’une zone habitable pour les planètes en incluant le champ magnétique de leur étoile. Ce facteur, bien étudié dans notre système solaire, peut avoir des implications importantes pour la vie sur d’autres planètes, selon les recherches publiées dans Le Journal d’Astrophysique le 9 juillet.

La présence et la force du champ magnétique d’une planète ainsi que son interaction avec le champ magnétique de l’étoile hôte sont des facteurs essentiels pour la capacité d’une planète à abriter la vie. Une exoplanète a besoin d’un champ magnétique puissant pour la protéger de l’activité stellaire, et elle doit orbiter suffisamment loin de son étoile pour éviter une connexion magnétique directe et potentiellement catastrophique.

« La fascination pour les exoplanètes vient de notre désir de mieux comprendre notre propre planète », explique Alexander, professeur de physique et d’astronomie, directeur du Rice Space Institute et membre du Texas Aerospace Research and Space Economy Consortium. « Les questions sur la formation de la Terre et son habitabilité sont les principaux moteurs de notre étude de ces mondes lointains. »

Interactions magnétiques

Traditionnellement, les scientifiques se sont concentrés sur la « zone Boucle d’or », la zone autour d’une étoile où les conditions sont réunies pour que l’eau liquide existe. En ajoutant le champ magnétique de l’étoile aux critères d’habitabilité, l’équipe d’Alexander offre une compréhension plus nuancée des endroits où la vie pourrait prospérer dans l’univers.

L’étude s’est concentrée sur les interactions magnétiques entre les planètes et leurs étoiles hôtes, un concept connu sous le nom de météorologie spatiale. Sur Terre, la météorologie spatiale est régie par le Soleil et affecte le champ magnétique et l’atmosphère de notre planète. Pour cette étude, les chercheurs ont simplifié la modélisation complexe généralement nécessaire pour comprendre ces interactions.

Les chercheurs ont caractérisé l’activité stellaire à l’aide d’une mesure de l’activité d’une étoile appelée nombre de Rossby (Ro) : le rapport entre la période de rotation de l’étoile et son temps de rotation convective. Cela leur a permis d’estimer le rayon d’Alfvén de l’étoile, c’est-à-dire la distance à laquelle le vent stellaire se découple effectivement de l’étoile.

Les planètes situées dans ce rayon ne seraient pas des candidates viables à l’habitabilité car elles seraient magnétiquement connectées à l’étoile, ce qui entraînerait une érosion rapide de leur atmosphère.

En appliquant cette approche, l’équipe a examiné 1 546 exoplanètes pour déterminer si leurs orbites se situaient à l’intérieur ou à l’extérieur du rayon d’Alfvén de leur étoile.

La vie ailleurs dans la galaxie

L’étude a révélé que seules deux planètes, K2-3 d et Kepler-186 f, sur les 1 546 étudiées, remplissaient toutes les conditions d’habitabilité potentielle. Ces planètes ont la taille de la Terre, orbitent à une distance propice à la formation d’eau liquide, se situent en dehors du rayon d’Alfvén de leur étoile et possèdent des champs magnétiques suffisamment puissants pour les protéger de l’activité stellaire.

« Bien que ces conditions soient nécessaires pour qu’une planète puisse accueillir la vie, elles ne la garantissent pas », a déclaré Atkinson, étudiant diplômé en physique et en astronomie et auteur principal de l’étude. « Nos travaux soulignent l’importance de prendre en compte un large éventail de facteurs lors de la recherche de planètes habitables. »

L’étude souligne également la nécessité de poursuivre l’exploration et l’observation des systèmes exoplanétaires, en tirant les leçons du système Soleil-Terre. En élargissant les critères d’habitabilité, les chercheurs fournissent un cadre pour les études et observations futures visant à déterminer si nous sommes seuls dans l’univers.

Alison Farrish, chercheuse postdoctorale au Goddard Space Flight Center de la NASA et ancienne étudiante diplômée de Rice, est également auteur de cette étude.