Les E.T. seraient rares à cause des

sursauts gamma

Ces photos montrent l’aspect dans le visible du sursaut gamma GRB-990123 (le point brillant au milieu du carré de droite), les 8 et 9 février 1999. L’objet au-dessus avec les filaments en forme de doigt est sa galaxie d’origine. Cette galaxie semble être déformée par une collision avec une autre. Ces images ont été prises avec le télescope Hubble. © Nasa

Le 21 novembre 2014, l’encyclopédie en ligne des exoplanètes indiquait que l’existence de 1.850 de ces astres est admise dans la Voie lactée. On a de bonnes raisons de penser qu’il existe en fait des milliards de superterres potentiellement habitables dans notre Galaxie. Nous savons aussi qu’il existe des molécules organiques dans bien des nuages interstellaires qui servent de pouponnière d’étoiles. Par ailleurs, Philae semble en avoir détecté à la surface de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. S’il s’avérait qu’il s’agit de molécules prébiotiques comme des acides aminés et peut-être des briques de l’ADN et de l’ARN, on aurait des raisons supplémentaires de penser que la vie peut démarrer partout et très vite dans les galaxies. 

Pourtant, il n’existe pas de traces d’une colonisation de notre Système solaire survenue il y a des centaines de millions ou des milliards d’années. Nous n’avons pas découvert l’équivalent d’unmonolithe noir sur la Lune, les sphères de Dyson restent introuvables et les écoutes du programme Seti n’ont pas révélé l’existence d’une civilisation extra-terrestre technologiquement avancée. Le paradoxe de Fermi est donc plus que jamais d’actualité. Il existe bien sûr différentes façons de lui apporter une réponse. L’une d’elles est de conclure que pour des raisons qui nous échappent encore, l’apparition d’une vie complexe et surtout de l’intelligence reste un événement rare à l’échelle du Cosmos. Deux astrophysiciens viennent de publier sur arxiv un article qui va dans ce sens. Tsvi Piran, de l’Hebrew University à Jérusalem et Raul Jimenez, de l’Université de Barcelone, se sont en effet penchés sur l’impact potentiel des sursauts gamma en exobiologie à l’échelle des galaxies.

Une vue d’artiste du sursaut gamma GRB 080319B détecté par le satellite Swift, le 19 mars 2008. L’explosion était visible à l’œil nu et correspondait à un sursaut gamma long survenu, il y a environ 7,5 milliards d’années. © Eso

Des sursauts gamma longs, causes d’extinctions

Rappelons que ces sursauts sont considérés comme les phénomènes astrophysiques parmi les plus violents de l’Univers. Ils ont été découverts à la fin des années 1960 par des satellites militaires épiant des tests d’armes nucléaires. Ce sont surtout des flashs gamma d’une extraordinaire puissance dont ils ont mis en évidence l’existence dans le cosmos. Ils se présentent sous deux formes, les sursauts courts et les sursauts longs. Les premiers durent quelques secondes tout au plus alors que les seconds, plusieurs dizaines de secondes. Dans le premier cas, on pense aujourd’hui qu’il s’agit de collisions entre deux étoiles à neutrons dans un système binaire qui ont fini par s’approcher dangereusement l’une de l’autre en perdant de l’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles, ce qui a fait diminuer la taille de leur orbite. Dans le second cas, on pense qu’il s’agit d’hypernovae, c’est-à-dire d’étoiles très massives dont le cœur s’effondre en trou noir et provoque la création de deux jets de particules particulièrement puissants. Les hypernovae sont 100 fois plus lumineuses que les collisions d’étoiles à neutrons.

Les calculs indiquent que le rayonnement gamma de ces événements catastrophiques peut mettre en péril la couche d’ozone de bien des biosphères ressemblant à la Terre, sur de grandes distances dans une galaxie. En l’absence de ce bouclier protecteur, les rayons ultraviolets peuvent sérieusement endommager ces biosphères, entraînant alors des extinctions massives. Certains expliquent d’ailleurs de cette façon celle de l’ordovicien, survenue il y a environ 450 millions d’années. Les biosphères les plus proches d’un sursaut gamma seraient bien sûr directement stérilisées par les flashs gamma, mais celles qui sont plus lointaines pourraient bien être périodiquement ramenées à la case départ, ne contenant plus que des populations d’unicellulaires ou de métazoaires peu évolués.

Sachant cela, la question se pose évidemment de savoir si la fréquence et le nombre de sursauts gamma dans une galaxie laissent suffisamment de temps à des biosphères pour évoluer vers une vie intelligente. Piran et Jimenez se sont donc attelés à la tâche d’y répondre.

Des biosphères stérilisées pendant 5 milliards d’années

Les données issues des observations semblent indiquer que les étoiles pouvant devenir des hypernovae, donc des sursauts gamma longs et qui font sentir leurs effets sur les plus grandes distances dans une galaxie, se forment préférentiellement dans les nuages interstellaires avec une métallicité basse. Les astrophysiciens entendent par ce terme de la matière composée essentiellement d’hydrogène et d’hélium avec très peu d’éléments lourds comme le carbone, l’oxygène et l’azote et bien sûr des métaux comme le fer ou l’aluminium. Comme la métallicité augmente dans ces nuages avec l’évolution chimique des galaxies qui sont de plus en plus enrichies en éléments lourds par les explosions de supernovae, les sursauts gamma longs étaient donc d’autant plus nombreux que l’univers observable était jeune. Les étoiles sont plus nombreuses proche du centre des galaxies de sorte que l’occurrence des sursauts gamma y est plus importante. Les parties extérieures des galaxies sont donc des environnements plus propices à l’évolution, sur le long terme, d’une biosphère.

En prenant en compte toutes ces considérations, les deux astrophysiciens sont arrivés aux conclusions suivantes. Les jeunes galaxies étaient plus petites que la Voie lactée dans le passé et avec une métallicité plus basse. Cela semble impliquer que pendant au moins les 5 premiers milliards d’années de l’existence du cosmos, les sursauts gamma stoppaient rapidement l’apparition de toute forme de vie complexe dans toutes les galaxies. De nos jours, des grandes galaxies comme notre Voie lactée sont encore minoritaires. Dans un rayon de 6.500 années-lumière autour du centre de notre Galaxie, les chances que soit survenu un sursaut gamma mortel pour des biosphères dans les derniers milliards d’années seraient de 95 %. Au final, 90 % des galaxies dans l’univers récent seraient encore le lieu d’un trop grand nombre de sursauts gamma pour qu’une vie évoluée ait eu le temps de se développer. Notre univers semble donc encore trop jeune pour qu’aient pu y apparaître un grand nombre de civilisations intelligentes dans chaque galaxie.

Cette dernière conclusion semble décourageante pour les tenants du programme Seti. Toutefois, le travail de Piran et Jimenez fournit aussi une indication pour recentrer les recherches. Jusqu’ici, elles ont souvent concerné le centre de la Voie lactée parce que c’est là que devrait se trouver le plus grand nombre d’exoplanètes habitables. Mais pour des E.T. technologiquement développés, il vaudrait mieux chercher dans la bordure de la Galaxie, là où l’évolution de la vie n’a pas été entravée par les sursauts gamma longs.