Quatre « super-Terres » autour d’un Soleil rouge

Une centaine d’exoplanètes viennent d’être découvertes ou confirmées par plusieurs observatoires, dont le télescope spatial Kepler. Leur point commun ? Elles tournent autour de naines rouges.

Le télescope spatial Kepler a encore permis de découvrir de nouvelles planètes. On ne s’en lasse pas. Mais cette fois, le « chasseur d’exoplanètes » s’est adjoint la collaboration de plusieurs observatoires au sol, histoire de bien confirmer l’existence de ces mondes tournant autour d’autres soleils… bien que les étoiles visées ne soient pas, loin de là, les copies conformes de notre astre du jour.

C’est un système solaire assez banal, si on le compare avec le reste de la galaxie. Son étoile est petite, environ 40% de la taille du Soleil, et beaucoup moins brillante que celui-ci, ce que les astronomes appellent une naine rouge. On lui a donné le matricule K2-72, elle n’est pas encore assez importante pour avoir un nom. Mais K2-72, située à 181 années-lumière dans la direction de la constellation du Verseau, a désormais une particularité qui la distingue des autres : elle a quatre planètes, et toutes les quatre sont des boules de roc de tailles assez proches de celle de la Terre.

Si vous vous trouviez sur l’une d’elles, avec naturellement l’équipement adéquat vous permettant d’y survivre, vous assisteriez à des phénomènes que l’on ne connaît pas sur Terre. Dans le ciel, vous verriez une étoile rouge, au disque probablement plus gros que le disque solaire : une étoile rouge est plus froide, et pour recevoir la même quantité de rayonnement, la planète doit être beaucoup plus près, souvent plus proche que Mercure l’est du Soleil.

Naine rouge & exoplanètes

Vue d’artiste de planètes éclairées par une naine rouge (Source : NASA/JPL-Caltech)

Il n’y aurait pas non plus de saisons, du moins pas comme chez nous : du fait de leur proximité à l’étoile, ces quatre planètes tournent très vite autour d’elle. La plus proche effectue un tour complet de son orbite, une « année », en à peine plus de cinq jours. La plus éloignée, en 24 jours. Un habitant éventuel aurait des tas d’anniversaires…

Ces quatre planètes sont très probablement rocheuses, selon les scientifiques qui ont effectué les observations. Leurs rayons sont estimés entre 1,2 et 1,5 fois celui de la Terre. Ces « super-Terres » pourraient cependant héberger la vie, du moins pour deux d’entre elles qui recevraient « des niveaux de rayonnement comparables à ceux que nous recevons sur Terre », selon les auteurs de l’étude qui vient de paraître dans The Astrophysical Journal Supplement Series.

Selon Ian Crossfield, du Lunar and Planetary Laboratory de l’université de l’Arizona, qui a coordonné l’étude, « malgré leurs orbites rapprochées, la possibilité que la vie puisse apparaître autour d’une telle étoile ne peut pas être écartée. Et comme ces étoiles sont si communes dans la Voie Lactée, il est possible que la vie apparaisse plus fréquemment autour de planètes tournant autour d’étoiles rouges et froides plutôt qu’autour d’étoiles comme notre Soleil ».

K2-72, comme les autres étoiles qui font l’objet de cette étude, fait donc partie de la catégorie des naines rouges. Ces étoiles évoluent très lentement, et leur espérance de vie pourrait en théorie être de plusieurs centaines de milliards d’années… alors que notre Soleil, lui, se transformera en géante rouge et engloutira la Terre (ou la grillera) dans environ 5 milliards d’années. En comparaison, les naines rouges offrent donc une grande période de stabilité pour les planètes qui tournent autour, et beaucoup de temps pour qu’une vie éventuelle s’y développe.

Autre point en faveur des naines rouges, elles sont nombreuses. Elles pourraient en effet composer les trois quarts de la population stellaire de la Voie Lactée. De quoi augmenter les chances d’y trouver de la vie ?

Cela reste encore à prouver. Plus on avance dans la connaissance des exoplanètes et plus la définition de ce qui fait un monde réellement propice à la vie semble se complexifier.

Pour commencer, on évoque souvent la « zone habitable ». Il s’agit en fait de la distance d’une étoile à laquelle une planète peut théoriquement héberger de l’eau liquide à sa surface, et l’eau liquide est un élément indispensable à l’apparition de la vie telle que nous la connaissons. Cette distance dépend du rayonnement dégagé par l’étoile en question : pour une naine rouge, beaucoup plus petite et moins lumineuse que le Soleil, cette distance est donc plus faible.

On sait aujourd’hui que la « zone habitable » n’est pas le seul endroit où l’eau liquide peut exister. Dans notre système solaire, certaines lunes de Jupiter (Europe, Ganymède) ou de Saturne (Encelade) auraient des océans d’eau liquide sous leur surface.

Mais d’autres critères sont à prendre en compte. Par exemple, lorsqu’une planète est en orbite très près de son étoile, ce qui est généralement le cas pour une naine rouge, il y a de très fortes chances pour qu’elle soit en « rotation synchrone », et qu’elle présente donc toujours la même face à son étoile. Une face diurne, une face nocturne, ce n’est pas suffisant pour exclure l’apparition de la vie, mais selon une étude récente, cela éloignerait la « zone habitable » de l’étoile.

D’autres variables sont également à considérer. La planète a-t-elle une atmosphère susceptible de modifier son climat ? Possède-t-elle un champ magnétique pour se protéger des radiations les plus nocives, comme la Terre ? On le voit, évoquer une vie potentielle sur une planète distante n’est pas évident, et aujourd’hui, on ne peut hélas que désigner les planètes qui pourraient réunir certaines conditions.

Si K2-72 fait figure de « joyau de la collection » de la moisson d’exoplanètes annoncée ce lundi, son quatuor de planètes n’est pas isolé. En tout, 104 planètes ont été soit découvertes, soit simplement confirmées, car pour que l’on considère qu’une découverte passe du statut de « candidate » à celui de « planète », il est nécessaire d’effectuer plusieurs mesures et observations. Ici, pour les nouvelles planètes, la confirmation a été apportée simultanément, et ce sont bien 104 exoplanètes confirmées qui viennent s’ajouter aux catalogues existants.

Parmi ces planètes, les chercheurs assurent qu’il y a « un nombre considérable de planètes rocheuses, potentiellement similaires à la Terre ». Et ils ne comptent pas s’arrêter en si bon chemin. « Notre analyse montre que d’ici la fin de la mission K2, nous espérons doubler ou tripler le nombre de planètes relativement petites orbitant autour d’étoiles proches et brillantes », explique Ian Crossfield. Ce qui laisse présager que d’ici quelques années les nouveaux instruments comme le James Webb Space Telescope (prévu pour 2018) permettront de connaître la composition de leur éventuelle atmosphère.

Pour parvenir à ce résultat, les auteurs de l’étude se sont servis des observations réalisées par le télescope spatial Kepler dans la seconde partie de sa mission (labélisée K2). Mais ils ont aussi fait appel à des instruments situés au sol : l’observatoire Keck, à Hawaii, l’observatoire Gemini et ses deux télescopes (l’un à Hawaii, l’autre au Chili), l’IRTF de la NASA (Hawaii), l’observatoire de l’Arizona, ou encore celui de l’université de Californie.

Source : L’Obs

Vous pouvez consulter, sur le site d’Archipel des Sciences, les expositions « Promenade spatiale au fil des ondes » et « La recherche de la vie dans l’Univers« , ainsi que la page Astronomie/Physique.

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