Découverte de trois nouvelles planêtes potentiellement habitables

Trois mondes potentiellement habitables découverts autour d'une étoile naine extrêmement froide proche du système solaire.

Le meilleur endroit à ce jour pour chercher la vie au-delà du système solaire.

En utilisant le télescope TRAPPIST de l'Observatoire de La Silla de l'ESO, des astronomes ont découvert trois planètes en orbite autour d'une étoile naine très froide à seulement 40 années lumières de la Terre. Ces trois mondes ont des tailles et des températures semblables à celle de Vénus et de la Terre et sont les meilleures cibles à ce jour pour chercher la vie au-delà du système solaire. Ce sont les premières planètes jamais découvertes à ce jour autour d'une telle étoile si petite et si peu lumineuse. Ces nouveaux résultats sont présentés dans l'édition du 2 mai 2016 de la revue Nature.


Une équipe d'astronomes dirigées par Michaël Gillon, de l'Institut d'Astrophysique et Géophysique de l'Université de Liège en Belgique, a utilisé le télescope belge TRAPPIST [1] pour observer l'étoile 2MASS J23062928-0502285, maintenant également appelée TRAPPIST-1. Ils ont découvert que la luminosité de cette étoile faible et froide diminuait légèrement à intervalles réguliers, indiquant que plusieurs objets passaient entre cette étoile et la Terre [2]. Des analyses précises ont montré que trois planètes de taille similaire à celle de la Terre étaient présentes.

TRAPPIST-1 est une étoile très froide – elle est beaucoup plus froide et plus rouge que le Soleil et à peine plus grosse que Jupiter. De telles étoiles sont à la fois commune dans la Voie Lactée et de grande longévité, mais c'est la première fois que des planètes ont été détectées autour de l'une d'elles. Bien qu'elle soit si proche de la Terre, cette étoile est trop faible et trop rouge pour pouvoir être observée à l'œil nu, voire avec un grand télescope amateur. Elle se situe dans la constellation du Verseau.


Emmanuël Jehin, un des co-auteurs de cette nouvelle étude est très enthousiaste: "Il s'agit véritablement d'un changement de paradigme par rapport à la population de planètes et à la manière de les chercher dans l'Univers. Jusqu'à présent, l'existence de tels "mondes rouges" en orbite autour d'étoiles naines ultra-froides était purement théorique, mais maintenant nous n'avons pas qu'une seule planète isolée autour d'une de ces étoiles rouges et faibles, mais nous avons un système complet de trois planètes !"

Michaël Gillon, le premier auteur de l'article pressentant cette découverte, explique l'importance de cette nouvelle découverte: "Pourquoi essayons-nous de détecter des planètes semblables à la Terre autour des plus petites et plus froides étoiles dans le voisinage du Soleil ? La raison est très simple: les systèmes autour de ces petites étoiles sont les seuls endroits où nous pouvons détecter la vie sur des exoplanètes de taille semblable à celle de la Terre avec nos technologies actuelles. Aussi, si nous voulons trouver de la vie ailleurs dans l'Univers, c'est là que nous devons commencer à chercher."


Les astronomes vont chercher des traces de vie en étudiant les effets que peut avoir l'atmosphère d'une planète en transit sur la lumière qui parvient jusqu'à la Terre. Pour des planètes de taille similaire à celle de la Terre en orbite autour de la plupart des étoiles, cet effet infime est complétement noyé par la brillance de l'étoile. Ce n'est que dans le cas des faibles étoiles naines rouges – du même type que TRAPPISTE-1 – que l'effet est suffisamment important pour être détecté.

De nouvelles observations avec de plus grands télescopes, incluant l'instrument HAWK-I sur le VLT de 8 mètres de l'ESO au Chili, ont montré que des planètes en orbite autour de TRAPPIST – 1 avaient des tailles très proches de celles de la Terre. Deux des planètes ont respectivement une période orbitale d'environ 1,5 et 2,4 jours, et concernant la troisième planète, sa période orbitale est beaucoup moins bien déterminée et se situe entre 4,5 et 73 jours.

“Avec de telles courtes périodes orbitales, les planètes se situent à une distance entre 20 et 100 fois plus proche de leur étoile que la Terre l'est du Soleil. En termes d'échelle, la structure de ce système planétaire est bien plus semblable au système de Jupiter et de ces lunes que du système solaire" explique Michaël Gillon.

Bien qu'elles soient en orbite à proximité de leur étoile naine, les deux planètes situées dans le système interne ne reçoivent respectivement que quatre fois et deux fois la quantité de lumière reçues par la Terre car leur étoile est beaucoup plus faible que le Soleil. Cela les situe toutefois plus proche de l'étoile que la zone habitable pour ce système, même s'il est possible qu'elles possèdent certaines régions habitables à leur surface. L'orbite de la troisième et plus externe planète n'est pas encore bien connue, mais elle reçoit très probablement moins de lumière que la Terre n'en reçoit, peut être suffisamment toutefois pour se situer dans la zone habitable.



"Grace à plusieurs télescopes géants actuellement en cours de construction, parmi lesquels l'E-ELT de l'ESO et le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA qui devrait être lancé en 2018, nous serons rapidement capables d'étudier la composition atmosphérique de ces planètes et de les explorer dans un premier temps pour y trouver de l'eau puis pour y détecter des traces d'activité biologique. C'est un pas de géant dans la recherche de la vie dans l'Univers," conclut Julien de Wit, un des co-auteurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux USA.

Cette étude ouvre une nouvelle piste pour la chasse aux exoplanètes car environ 15% des planètes proches du Soleil sont des étoiles naines extrêmement froides, et elle permet également de souligner le fait que la recherche d'exoplanètes est maintenant entrée dans le domaine des cousines de la Terre potentiellement habitables. Le sondage TRAPPIST est un prototype pour un projet plus ambitieux appelé SPECULOOS qui sera installé à l'Observatoire de Paranal de l'ESO [3].

Notes:

[1] TRAPPIST (pour TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) est un télescope Belge de 0,6 mètre géré par l'Université de Liège et basé à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. Il consacre la plupart de son temps à contrôler la lumière d'une soixantaine d'étoiles naines extrêmement froides et de naines brunes (des "étoiles"qui ne sont pas suffisamment massives pour initier en leur cœur une fusion nucléaire permanente) parmi les plus proches de la Terre, recherchant des transits planétaires. Dans le cas de cette étude, la cible REAPPIST-1 est une naine extrêmement froide avec environ 0,05% de la luminosité du Soleil et une masse d'environ 8% la masse du Soleil.

[2] Il s'agit d'une des principales méthodes utilisées par les astronomes pour mettre en évidence la présence d'une planète autour d'une étoile. Ils observent la lumière provenant d'une étoile afin de voir si une partie de la lumière n'est pas bloquée au moment où la planète passe devant son étoile dans le champ de vision depuis la Terre – au moment où la planète transite devant l'étoile, comme disent les astronomes. Alors que la planète est en orbite autour de son étoile, nous espérons voir une faible diminution régulière de la lumière provenant de l'étoile à chaque passage de la planète.

[3] SPECULOOS est principalement financé par le Conseil Européen de la Recherche et est également piloté par l'Université de Liège. Quatre télescopes robotiques d'un mètre vont être installés à l'Observatoire de Paranal pour chercher des planètes habitables autour de 500 étoiles extrêmement froides au cours des cinq prochaines années.

Pour plus d'information voir:
- L'article scientifique
- TRAPPIST est l'acronyme de "TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope”, plus d'informations ici et sur le site web de TRAPPIST
- SPECULOOS est l'acronyme de "Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars". Pour plus d'informations, voir ici.