Habitabilité des systèmes d'étoiles binaires - Habitability of binary star systems
Les planètes dans les systèmes d' étoiles binaires peuvent être des candidates pour soutenir la vie extraterrestre . L'habitabilité des systèmes d'étoiles binaires est déterminée par de nombreux facteurs provenant de diverses sources. Les estimations typiques suggèrent souvent que 50% ou plus de tous les systèmes stellaires sont des systèmes binaires . Cela peut être en partie dû au biais de l'échantillon, car les étoiles massives et brillantes ont tendance à être dans des binaires et celles-ci sont plus facilement observées et cataloguées; une analyse plus précise a suggéré que les étoiles les plus faibles les plus communes sont généralement singulières, et que jusqu'à deux tiers de tous les systèmes stellaires sont donc solitaires.
La séparation entre les étoiles dans une binaire peut aller de moins d'une unité astronomique (au, la distance «moyenne» Terre-Soleil) à plusieurs centaines d'au. Dans ces derniers cas, les effets gravitationnels seront négligeables sur une planète en orbite autour d'une étoile par ailleurs appropriée, et le potentiel d'habitabilité ne sera pas perturbé à moins que l'orbite ne soit fortement excentrique (voir Nemesis , par exemple). En réalité, certaines gammes orbitales sont impossibles pour des raisons dynamiques (la planète serait expulsée de son orbite relativement rapidement, étant soit éjectée du système complètement, soit transférée vers une gamme orbitale plus intérieure ou extérieure), tandis que d'autres orbites présentent de sérieux défis pour l'éventuelle biosphères en raison des variations extrêmes probables de la température de surface au cours des différentes parties de l'orbite. Si la séparation est sensiblement proche de la distance de la planète, une orbite stable peut être impossible.
On dit que les planètes qui gravitent autour d'une seule étoile dans une paire binaire ont des orbites de «type S», tandis que celles qui orbitent autour des deux étoiles ont des orbites de «type P» ou « circumbinaires ». On estime que 50 à 60% des étoiles binaires sont capables de supporter des planètes terrestres habitables dans des plages orbitales stables.
Planète non circumbinaire (type S)
Dans les planètes non circumbinaires , si la distance d'une planète à son primaire dépasse environ un cinquième de l'approche la plus proche de l'autre étoile, la stabilité orbitale n'est pas garantie. La question de savoir si les planètes pouvaient se former dans des binaires n'était pas claire depuis longtemps, étant donné que les forces gravitationnelles pourraient interférer avec la formation des planètes. Les travaux théoriques d' Alan Boss de la Carnegie Institution ont montré que les géantes gazeuses peuvent se former autour des étoiles dans des systèmes binaires comme elles le font autour d'étoiles solitaires.
Les études d' Alpha Centauri , le système stellaire le plus proche du Soleil, suggèrent que les binaires ne doivent pas être écartés dans la recherche de planètes habitables. Les centaures A et B ont une distance de 11 au à l'approche la plus proche (23 au en moyenne), et les deux ont des zones habitables stables. Une étude de la stabilité orbitale à long terme pour les planètes simulées dans le système montre que les planètes à environ trois ua de l'une ou l'autre étoile peuvent rester stables (c'est-à - dire que le demi-grand axe s'écarte de moins de 5%). La zone habitable d'Alpha Centauri A s'étend, selon une estimation prudente, de 1,37 à 1,76 au et celle d'Alpha Centauri B de 0,77 à 1,14 au - bien dans la région stable dans les deux cas.
Planète circulaire (type P)
Pour une planète circulaire , la stabilité orbitale n'est garantie que si la distance de la planète aux étoiles est nettement supérieure à la distance étoile à étoile.
La séparation minimum stable étoile-planète circulaire est d'environ 2 à 4 fois la séparation d'étoile binaire, ou la période orbitale d' environ 3 à 8 fois la période binaire. Les planètes les plus internes de tous les systèmes circumbinaires Kepler ont été trouvées en orbite près de ce rayon. Les planètes ont des axes semi-majeurs qui se situent entre 1,09 et 1,46 fois ce rayon critique. La raison pourrait être que la migration pourrait devenir inefficace près du rayon critique, laissant les planètes juste à l'extérieur de ce rayon.
Par exemple, Kepler-47c est une géante gazeuse dans la zone habitable circumbinaire du système Kepler-47 .
Si des planètes semblables à la Terre se forment ou migrent dans la zone habitable circulaire, elles sont capables de maintenir de l'eau liquide à leur surface malgré l'interaction dynamique et radiative avec l'étoile binaire.
Les limites de stabilité des orbites de type S et de type P au sein des systèmes binaires et triples stellaires ont été établies en fonction des caractéristiques orbitales des étoiles, pour les mouvements progrades et rétrogrades des étoiles et des planètes.