Pour abriter la vie, du moins telle que nous la connaissons, une planète doit orbiter autour d’une étoile relativement calme et stable. L'orbite de la planète doit également être presque circulaire pour que la planète connaisse une chaleur similaire tout au long de son année. Et il ne doit pas faire trop chaud, pour éviter que l'eau de surface ne s'évapore ; pas trop froide, de peur que l'eau ne reste enfermée dans la glace ; mais juste comme il faut, pour que les rivières et les mers restent liquides.

Ces caractéristiques définissent une « zone habitable » autour des étoiles – des endroits alléchants à cibler dans la recherche d’exoplanètes favorables à la vie. Mais les scientifiques soumettent de plus en plus la galaxie entière à un examen similaire. De la même manière que les continents dotés de biosphères distinctes hébergent une flore et une faune distinctes, différentes régions de la galaxie pourraient abriter différentes populations d’étoiles et de planètes. L'histoire mouvementée de la Voie lactée signifie que tous les coins de la galaxie ne sont pas identiques et que seules certaines régions galactiques pourraient être idéales pour créer des planètes que nous pensons pouvoir être habitées.

Alors que les scientifiques des exoplanètes peaufinent leurs idées sur l'endroit où rechercher la vie extraterrestre, ils réfléchissent désormais à l'origine d'une étoile et à son voisinage, a déclaré Jesper Nielsen, astronome à l'Université de Copenhague. De nouvelles simulations, ainsi que des observations de satellites qui recherchent des planètes et surveillent des millions d’étoiles, dressent un tableau de la façon dont différents voisinages galactiques – et peut-être même différentes galaxies – forment différemment les planètes.

"Cela peut à son tour nous aider à mieux comprendre où pointer nos télescopes", a déclaré Nielsen.

Géographie Galactique

Aujourd'hui, la Voie Lactée a une structure compliquée. Son trou noir supermassif central est entouré du « renflement », une épaisse masse d'étoiles qui contient certains des citoyens les plus âgés de la galaxie. Le renflement est entouré par le « disque mince », la structure que vous pouvez voir s’enrouler au-dessus d’elle par une nuit claire et sombre. La plupart des étoiles, y compris le Soleil, se trouvent dans les bras en spirale du disque mince, qui sont embrassés par un « disque épais » plus large contenant des étoiles plus anciennes. Et un halo diffus, principalement sphérique, de matière noire, de gaz chauds et de quelques étoiles enveloppe toute l'architecture.

Depuis au moins deux décennies, les scientifiques se demandent si les conditions habitables varient selon ces structures. La première étude sur l'habitabilité galactique date de 2004, lorsque les scientifiques australiens Charles Lineweaver, Yeshe Fenner et Brad Gibson modélisé l'histoire de la Voie Lactée et l'a utilisé pour étudier où se trouvaient les zones habitables. Ils voulaient savoir quelles étoiles hôtes contenaient suffisamment d’éléments lourds (comme le carbone et le fer) pour former des planètes rocheuses, quelles étoiles existaient depuis assez longtemps pour qu’une vie complexe puisse évoluer, et quelles étoiles (et toutes les planètes en orbite) étaient à l’abri des supernovas voisines. Ils ont fini par définir une « zone habitable galactique », une région en forme de beignet dont le trou est centré au centre de la galaxie. La limite intérieure de la région commence à environ 22,000 29,000 années-lumière du centre galactique et sa limite extérieure se termine à environ XNUMX XNUMX années-lumière.

Au cours des deux décennies qui ont suivi, les astronomes ont tenté de définir plus précisément les variables qui contrôlent l'évolution à la fois stellaire et planétaire au sein de la galaxie, a déclaré Kévin Schlaufman, astronome à l'Université Johns Hopkins. Par exemple, dit-il, les planètes naissent dans des disques poussiéreux qui entourent les étoiles nouveau-nées et, en termes simples, si « un disque protoplanétaire contient beaucoup de matière capable de former des roches, alors il produira davantage de planètes ».

Certaines régions de la galaxie peuvent être plus densément ensemencées que d’autres par ces ingrédients créateurs de planètes, et les scientifiques s’efforcent actuellement de comprendre dans quelle mesure les voisinages galactiques influencent les planètes qu’ils abritent.

Voici les exoplanètes

Parmi les quelque 4,000 XNUMX exoplanètes connues, il existe jusqu’à présent peu de règles régissant quels types de planètes vivent et où ; pas de systèmes stellaires ressemble beaucoup au nôtre, et la plupart d'entre eux ne le font même pas se ressemblent beaucoup.

Nielsen et ses collègues voulaient savoir si les planètes pouvaient se former différemment dans le disque épais, le disque mince et le halo de la Voie lactée. En général, les étoiles à disque mince contiennent plus d’éléments lourds que les étoiles à disque épais, ce qui signifie qu’elles sont issues de nuages ​​​​qui pourraient également contenir davantage d’ingrédients créateurs de planètes. En utilisant les données du satellite de suivi des étoiles Gaia de l'Agence spatiale européenne, Nielsen et ses collègues ont d'abord séparé les étoiles en fonction de leur abondance de certains éléments. Ensuite, ils ont simulé la formation de planètes parmi ces populations.

Leurs simulations, qu’ils ont publié en octobre, a montré que les planètes géantes gazeuses et les super-Terres – le type d’exoplanète le plus courant – se développaient plus abondamment dans le disque mince, probablement parce que (comme prévu) ces étoiles ont plus de matériaux de construction avec lesquels travailler. Ils ont également constaté que les étoiles plus jeunes contenant plus d’éléments lourds avaient tendance à héberger plus de planètes en général et que les planètes géantes étaient plus courantes que les planètes plus petites. À l’inverse, les géantes gazeuses étaient quasiment inexistantes dans le disque épais et le halo.

Schlaufman, qui n'a pas participé aux travaux, a déclaré que les résultats étaient logiques. La composition de la poussière et du gaz à partir desquels naissent les étoiles est cruciale pour déterminer si les étoiles construiront des planètes. Et bien que cette composition puisse varier selon le lieu, il a fait valoir que même si le lieu peut préparer le terrain pour la construction du monde d'une star, il ne peut pas en déterminer le résultat final.

Les simulations de Nielsen sont théoriques, mais certaines observations récentes confortent ses conclusions.

En juin, une étude utilisant les données du télescope spatial Kepler de la NASA, qui chasse les planètes, a révélé que les étoiles du disque mince de la Voie lactée ont plus de planètes, en particulier les super-Terres et les mondes de taille inférieure à Neptune, que les étoiles du disque épais. Une explication, dit Jessie Christiansen, un scientifique des exoplanètes du California Institute of Technology et co-auteur de l'étude, est que de vieilles étoiles à disque épais pourraient être nées lorsque les ingrédients permettant de fabriquer des planètes étaient rares, avant que des générations d'étoiles mourantes ne semencent le cosmos avec le bâtiment. blocs de mondes. Ou peut-être que les étoiles à disque épais sont nées dans des environnements denses et à fort rayonnement, où les turbulences empêchent les bébés planètes de fusionner.

Les planètes pourraient mieux s’en sortir dans les zones ouvertes, comme les banlieues, plutôt que dans les zones « urbaines » densément peuplées, a déclaré Christiansen. Notre soleil se trouve dans l’une de ces zones suburbaines peu peuplées.

Autres terres

Les enquêtes de Christiansen et les simulations de Nielsen sont parmi les premières à étudier l'occurrence des planètes en fonction du voisinage galactique ; Védant Chandra, astronome au Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian, se prépare à aller plus loin et à étudier si la formation des planètes aurait pu être différente dans certaines des galaxies que la Voie lactée a consommées au cours de sa croissance. À l'avenir, Nielsen espère que des enquêtes et des instruments perfectionnés, tels que le prochain télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA, nous aideront à comprendre la formation des planètes de la même manière que les démographes comprennent les populations. Pouvons-nous prédire quels types d’étoiles hébergeront quels types de planètes ? Les Terres sont-elles plus susceptibles de se former dans certains quartiers ? Et si nous savons où chercher, trouverons-nous quelque chose qui nous regarde ?

Nous savons que nous vivons dans une zone habitable, dans un monde en orbite autour d’une étoile tranquille. Mais comment la vie a commencé sur Terre, quand et pourquoi, est la plus grande question dans tous les domaines scientifiques. Peut-être que les scientifiques devraient également réfléchir à l’histoire d’origine de notre étoile, et même à celle des ancêtres stellaires qui ont façonné notre coin de la Voie Lactée, il y a des milliards d’années.

« La vie sur Terre était-elle inévitable ? Était-ce spécial ? » demanda Chandra. « Ce n’est qu’une fois que vous aurez commencé à avoir une vision globale… que vous pourrez commencer à répondre à des questions comme celles-là. »