mise à jour : 13 octobre 2021
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Etoiles de faible masse

Auteur: M. Turbet
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Flux Ultraviolet des étoiles de la Séquence Principale
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Proportion de Flux X-UV (intégré entre 0.1 et 100 nm et pendant les 5 premiers milliards d'années de l'étoile) dans le flux total émis par une étoile de la Séquence Principale, en fonction de sa masse.
Crédit : Forget and Leconte, Phil. Trans. R. Soc. A 372 (2014).

A l'heure actuelle, on considère que les étoiles de faible masse - appelées aussi Naines M - sont les meilleurs candidats pour héberger des planètes porteuses de vie. D'abord, elles sont plus nombreuses que les étoiles d'autres type. Parmi toutes les étoiles de notre galaxie, on compte près de 75% de Naines M. Ensuite, ces planètes ont une luminosité stable dans le temps. Leur Zone Habitable est donc plus stable encore que dans notre Système Solaire et la vie (et surtout la vie intelligente) bénéficie en théorie de plus de temps pour se développer.

Des débuts difficiles

Si les Naines M sont de bons candidats pour être hôtes de planètes habitables, la proportion de rayonnement UV et X qu'elles émettent (par rapport à leur luminosité totale) est bien plus élevé que le soleil, surtout au début de leur histoire. Intégré sur 5 milliards d'années, il peut être jusqu'à 30 fois plus important pour une Naine M que pour notre étoile.

Les planètes dans la Zone Habitable de Naines M recoivent donc un flux X-UV jusqu'à plusieurs dizaines de fois plus important que sur Terre. Or, c'est justement la partie du spectre stellaire à l'origine de l'échappement atmosphérique.

Il est aussi important de noter que pendant cette phase d'activité initiale accrue des Naines M, d'autres phénomènes comme des éjections de masse coronales ou des éruptions stellaires peuvent affecter lourdement l'évolution de l'atmosphère des planètes environnantes, d'autant plus qu'autour de telles étoiles, les planètes habitables sont beaucoup plus proches et donc affectées par de tels évènements.

La Zone Habitable des Etoiles M

Les Naines M sont les étoiles de la Séquence Principale qui possèdent la température de brillance la plus faible. Du coup, le pic de leur spectre d'émission est décalé, par rapport au Soleil par exemple, vers des longueurs d'onde plus élevées. A ces longueurs d'onde, la diffusion Rayleigh de l'atmosphère est moins efficace et l'absorption de la vapeur d'eau (et d'autres gaz à effet de serre comme le CO_2) est accrue. Dans ces conditions, les planètes qui ont une atmosphère semblable à la Terre seront plus facilement chauffées autour d'étoiles de faible masse. Ceci a pour effet de décaler légèrement vers l'extérieur les deux limites de la Zone Habitable des étoiles de faible masse.

De plus, autour des étoiles M, le mécanisme de "Runaway Glaciation" décrit plus tôt est beaucoup moins efficace que sur Terre car l'albédo de la glace/neige y est réduit. L'albédo spectral de la glace/neige décroît avec la longueur d'onde et le pic d'émission d'une Naine M est décalé, par rapport au Soleil, vers les grandes longueurs d'onde. Ceci résulte en un albédo équivalent de la glace/neige plus faible que sur Terre.

Synchrone ou non ?

Les planètes dans la Zone Habitable des étoiles M sont très proches de leur étoile. La proportion de planètes en rotation synchrone autour de telles étoiles sera donc à priori plus grande qu'autour d'étoiles de type solaire. En considérant à la fois l'effet des marées gravitationnelles et thermiques , prenons le cas d'une Naine M de 0,3 masse solaire. Une planète semblable à la Terre (pression de surface de 1 bar) qui serait dans la Zone Habitable d'une telle étoile pourrait être aussi bien synchrone que non-synchrone ...

Auteur: M. Turbet

exerciceL'habitabilité autour des étoiles massives

Difficulté :    Temps : 5 minutes

Les étoiles de la Séquence Principale dont la masse est supérieure à celle du Soleil ne sont pas très nombreuses. Elles peuvent héberger des planètes comme n'importe quelle autre étoile. Mais à priori, ce sont de très mauvais candidats pour héberger des planètes habitables ...

Question 1)

Qu'est ce qui limite l'habitabilité des étoiles massives ?

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