Des éruptions stellaires robustes pourraient ne pas empêcher la vie sur les exoplanètes, pourraient faciliter sa détection –

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  • Bien que violentes et imprévisibles, les éruptions stellaires émises par l’étoile hôte d’une planète n’empêchent pas nécessairement la vie de se former, selon une nouvelle étude de l’Université Northwestern.

    Émises par les étoiles, les fusées éclairantes stellaires sont des éclairs soudains d’images magnétiques. Sur Terre, les éruptions solaires endommagent parfois les satellites et perturbent les communications radio. Ailleurs dans l’univers, les éruptions stellaires robustes ont également la capacité d’appauvrir et de détruire les gaz atmosphériques, tels que l’ozone. Sans l’ozone, des niveaux nocifs de rayonnement ultraviolet (UV) peuvent pénétrer l’atmosphère d’une planète, diminuant ainsi ses chances d’abriter la vie en surface.

    En combinant la chimie atmosphérique 3D et la modélisation du climat avec des données de torchères observées d’étoiles éloignées, une équipe dirigée par le Nord-Ouest a découvert que les éruptions stellaires pouvaient jouer un rôle important dans l’évolution à long terme de l’atmosphère et de l’habitabilité d’une planète.

    “Nous avons comparé la chimie atmosphérique des planètes subissant des éruptions fréquentes avec des planètes ne connaissant aucune éruption. La chimie atmosphérique à long terme est très différente”, a déclaré Howard Chen de Northwestern, le premier auteur de l’étude. “Les éruptions continues entraînent en fait la composition atmosphérique d’une planète dans un nouvel équilibre chimique.”

    “Nous avons constaté que les fusées éclairantes stellaires pourraient ne pas empêcher l’existence de la vie”, a ajouté Daniel Horton, auteur principal de l’étude. “Dans certains cas, le torchage n’érode pas tout l’ozone atmosphérique. La vie en surface peut encore avoir une chance de se battre.”

    L’étude sera publiée le 21 décembre dans la revue Astronomie de la nature. Il s’agit d’un effort conjoint de chercheurs de Northwestern, de l’Université du Colorado à Boulder, de l’Université de Chicago, du Massachusetts Institute of Technology et de la NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

    Horton est professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes au Weinberg College of Arts and Sciences du Nord-Ouest. Chen est titulaire d’un doctorat. candidat au groupe de recherche sur le changement climatique de Horton et futur chercheur de la NASA.

    Importance des fusées éclairantes

    Toutes les étoiles – y compris notre propre soleil – fusent ou libèrent de manière aléatoire de l’énergie stockée. Heureusement pour les Terriens, les éruptions solaires ont généralement un impact minimal sur la planète.

    “Notre soleil est plutôt un doux géant”, a déclaré Allison Youngblood, astronome à l’Université du Colorado et co-auteur de l’étude. “Il est plus vieux et moins actif que les étoiles plus jeunes et plus petites. La Terre a également un champ magnétique puissant, qui dévie les vents destructeurs du soleil.”

    Malheureusement, la plupart des exoplanètes potentiellement habitables ne sont pas aussi chanceuses. Pour que les planètes hébergent potentiellement la vie, elles doivent être suffisamment proches d’une étoile pour que leur eau ne gèle pas – mais pas si près que l’eau se vaporise.

    “Nous avons étudié les planètes en orbite dans les zones habitables des étoiles naines M et K – les étoiles les plus communes de l’univers”, a déclaré Horton. «Les zones habitables autour de ces étoiles sont plus étroites parce que les étoiles sont plus petites et moins puissantes que les étoiles comme notre soleil. D’un autre côté, on pense que les étoiles naines M et K ont une activité de torchage plus fréquente que notre soleil, et leurs planètes verrouillées en il est peu probable que des champs magnétiques aident à dévier leurs vents stellaires. “

    Chen et Horton ont précédemment mené une étude sur les moyennes climatiques à long terme des systèmes stellaires nains M. Les poussées, cependant, se produisent sur des échelles de temps de plusieurs heures ou jours. Bien que ces courtes échelles de temps puissent être difficiles à simuler, il est important d’incorporer les effets des fusées éclairantes pour former une image plus complète des atmosphères d’exoplanètes. Les chercheurs ont accompli cela en incorporant les données de torchères de l’enquête par satellite sur les exoplanètes en transit de la NASA, lancée en 2018, dans leurs simulations de modèles.

    Utiliser des fusées éclairantes pour détecter la vie

    S’il y a de la vie sur ces exoplanètes naines M et K, des travaux antérieurs émettent l’hypothèse que les éruptions stellaires pourraient faciliter la détection. Par exemple, les éruptions stellaires peuvent augmenter l’abondance des gaz vitaux (comme le dioxyde d’azote, l’oxyde nitreux et l’acide nitrique) de niveaux imperceptibles à détectables.

    “Les événements météorologiques spatiaux sont généralement considérés comme un détriment pour l’habitabilité”, a déclaré Chen. “Mais notre étude montre quantitativement que certaines conditions météorologiques spatiales peuvent en fait nous aider à détecter les signatures de gaz importants qui pourraient signifier des processus biologiques.”

    Cette étude a impliqué des chercheurs d’un large éventail de formations et d’expertises, y compris des climatologues, des scientifiques d’exoplanètes, des astronomes, des théoriciens et des observateurs.

    “Ce projet est le résultat d’un fantastique effort collectif d’équipe”, a déclaré Eric T. Wolf, spécialiste des planètes à CU Boulder et co-auteur de l’étude. “Notre travail met en évidence les avantages des efforts interdisciplinaires lors de l’étude des conditions sur les planètes extrasolaires.”

    L’étude a été soutenue par le Prix de recherche pour les diplômés en sciences et technologies de la Terre et de l’espace de la NASA (numéro 80NSSC19K1523).

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