Zone d'habitabilité d'une étoile variable

Réponse du département Sciences et techniques :

La zone d’habitabilité d’une étoile (ZH) est aussi appelée zone habitable circumstellaire, ou encore parfois écosphère. Il s’agit de la zone de l’espace autour d’une étoile dans laquelle les conditions sont réunies pour que les planètes s’y trouvant soient habitables. Cette zone, sphérique avec l’étoile au centre, est essentiellement conditionnée par la température qui y règne : il est nécessaire que l’on puisse y trouver de l’eau sous forme liquide.

Ci-dessous l’équation afin de calculer la distance de cette zone par rapport à l’étoile et à sa luminosité, cette dernière étant comparée à celle de notre étoile, le Soleil.


Source de l'image : wikipédia

Où
dAU est le rayon de la sphère de ZH en unités astronomiques (UA) ;
Létoile est la luminosité de l’étoile ;
LSoleil est la luminosité du Soleil.

Les étoiles devenant de plus en plus brillantes et chaudes au fur et à mesure de leur évolution, la ZH s’éloigne de l’étoile en fonction.

Cette formule détermine la ZH mais ne suffit pas à ce que la vie apparaisse ou soit possible ; de nombreux autres facteurs propres à la planète elle-même (cycle du carbone, effet de serre, géologie, conditions atmosphériques…) rentrent en compte et interfèrent avec la luminosité, l’énergie reçue, la température, etc.
Pour qu’une planète soit considérée habitable et que la vie telle que nous la connaissons s’y développe, il faut que la planète reste un temps long dans la ZH. Si la durée de présence de la planète dans la ZH est trop courte, la probabilité que la vie apparaisse et/ou se maintienne est extrêmement réduite. Il est donc nécessaire que la ZH reste stable. Notre étoile, le Soleil, par exemple, est très stable, avec des variations d’environs 0,1% sur un cycle de onze ans, à cause des taches solaires.


Une étoile variable est une étoile dont la luminosité… varie. De fait, toutes les étoiles sont variables à strictement parler, mais les évolutions peuvent être très lentes. Ces variations peuvent avoir des causes intrinsèques, dues à la structure même de l’étoile, ou des causes externes à l’étoile.
Les étoiles de type pulsante font partie de la première catégorie, les étoiles variables intrinsèques. Ce sont les plus nombreuses. Leur volume varie de façon périodique, et donc leur luminosité.


Dans ces conditions, il semble a priori difficile de déterminer la ZH d’une étoile variable de type pulsante. La ZH ne cesse de se déplacer en fonction du moment de la période dans lequel se trouve l’étoile.
Si l’on voulait imaginer une planète habitable dans cette ZH, en ne prenant en compte que sa présence ou non dans la ZH, il faudrait donc soit qu’elle se déplace au même rythme que la pulsation et à la même vitesse que la ZH afin de rester dans la ZH (hautement improbable, vous en conviendrez), soit que l’amplitude de la variation soit suffisamment faible pour que la planète, sur une orbite stable, reste toujours dans la ZH.

Néanmoins, dans la mesure où le volume, et donc la luminosité, varie de façon périodique, on peut imaginer une étoile dont les variations seraient très régulières et parfaitement mesurées ; dans ces conditions, on pourrait évaluer la ZH mouvante de l’étoile à tout instant t.