Découverte d’une planète ressemblant à la Terre en orbite autour d’une étoile comme le soleil

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Au cours des 14 dernières années, les astronomes ont identifié plus de 4 100 planètes (exoplanète) en orbite autour de systèmes solaires lointains, mais aucune ne semble se rapprocher de KOI-467.04. Ne vous laissez pas duper par sa froide désignation, il s’agit d’un joyau astronomique rare.

Image d’entête : la Terre (Chine et Kazakhstan) photographiée le 31 mai 2016, à partir de la Station Spatiale Internationale. (NASA)

Selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire (MPS) à Göttingen, en Allemagne, KOI-467.04 fait moins de deux fois la taille de la Terre et tourne autour d’une étoile qui est presque comme une jumelle de notre Soleil. De plus, l’exoplanète orbite autour de son étoile à une distance similaire à celle entre la Terre et le Soleil, ce qui suggère que sa température de surface est propice à la vie.

En d’autres termes, les scientifiques ont peut-être trouvé un système solaire jumeau, ce que les astronomes ont toujours souhaité depuis la découverte de la première exoplanète en 1992.

Il y a des milliards, et plus, d’étoiles dans notre galaxie la Voie lactée et, en moyenne, chacune de ces étoiles est accompagnée d’au moins une planète. Les planètes sont plus courantes qu’on ne le pensait avant la découverte des premières exoplanètes. Mais si les planètes et les systèmes planétaires sont si divers, celles similaires à la Terre peuvent être très, très rares.

La grande majorité des exoplanètes identifiées par les astronomes dans le passé ont la taille de géantes gazeuses comme Neptune ou Jupiter et elles orbitent beaucoup trop près de leurs étoiles pour que la vie ait une chance de s’y développer.

Nombre d’exoplanètes détectées au 6 juin 2020, dont la plupart sont des géantes gazeuses. (NASA)

De temps en temps, les astronomes tombent sur des exoplanètes de la taille de la Terre et potentiellement rocheuses, mais ces planètes orbitent soit trop près, soit trop loin de leur étoile. Il est extrêmement rare que les scientifiques découvrent une exoplanète rocheuse de la taille de la Terre en orbite dans zone habitable, où la distance de l’étoile est idéale pour la formation d’eau liquide.

Mais même dans ce cas, les choses sont généralement loin d’être parfaites. Presque toutes les exoplanètes de moins de deux fois la taille de la Terre trouvées jusqu’ici orbitent autour d’une naine rouge, qui présente son propre ensemble de limites et de contraintes.

Les naines rouges sont de loin les types d’étoiles les plus courantes dans l’Univers. Elles sont petites, peu lumineuses et relativement froides, et elles ont une longue durée de vie.

Pourtant, même si la vie sur une exoplanète en orbite autour d’une naine rouge aurait deux fois plus de temps que celle sur Terre pour évoluer, elle devrait surmonter d’autres défis importants.

L’un d’entre eux concerne les radiations. Alors que la température de surface pourrait être suffisante pour la formation d’eau liquide, les exoplanètes en orbite autour des naines rouges sont principalement touchées par l’infrarouge plutôt que par la lumière visible.

Et comme si cela ne suffisait pas, les naines rouges émettent régulièrement de puissantes éruptions solaires qui peuvent griller les planètes voisines.

De plus, les naines rouges étant si pâles, les exoplanètes qui espèrent abriter la vie doivent orbiter assez près de leur étoile pour être déformées par la gravité stellaire. Cela peut entraîner un réchauffement des marées qui peut déclencher un volcanisme global et transformer l’exoplanète prometteuse en un monde infernal.

Dans cette illustration accompagnant l’étude, la zone verte représenté la zone habitable. Les exoplanètes typiques qui tournent autour d’une étoile semblable au Soleil ont environ la taille de Neptune et se trouvent plus proches de leur étoile. Presque toutes les planètes de la taille de la Terre connues pour avoir une température de surface potentiellement similaire sont en orbite rapproché d’étoiles naines rouges, qui n’émettent pas de lumière visible mais plutôt des radiations infrarouges. (MPS / René Heller)

Il ne s’agit donc pas seulement de la “qualité” de l’exoplanète, la qualité stellaire est également vitale. Récemment, une équipe internationale de chercheurs pense en avoir trouvé une qui remplit toutes les conditions.

Cette planète candidate ressemblant à la Terre, qui orbite autour d’une étoile semblable au soleil, est située à plus de 3 000 années-lumière, dans le système Kepler-160.

Elle a été identifiée pour la première fois en 2009 et depuis 2014, les astronomes ont découvert qu’elle abrite deux exoplanètes, connues sous les noms de Kepler-160b et Kepler-160c, qui sont toutes deux beaucoup plus grandes que la Terre et en orbite relativement proche autour de leurs étoiles. Rien qui ne méritait une attention particulière jusqu’à présent.

Mais les chercheurs ont ensuite passé au peigne fin les données archivées de Kepler-160, espérant peut-être trouver d’autres planètes grâce à une nouvelle méthode développée par Michael Hippke et René Heller, tous deux de l’institut Max Planck. Leur enquête a été motivée par la preuve que l’orbite de Kepler-160c était perturbée : il y avait quelque chose derrière.

C’est alors qu’ils ont trouvé deux autres planètes, dont la passionnante KOI-456.04.

Selon Heller :

Notre analyse suggère que Kepler-160 est orbitée non pas par deux mais par quatre planètes au total.

Le signal planétaire est si faible qu’il est presque entièrement caché dans le bruit des données. Notre nouveau masque de recherche est légèrement meilleur pour séparer un vrai signal exoplanétaire du bruit dans les cas critiques.

Selon Heller et ses collègues, KOI-456.04 a un rayon de 1,9 celui de la Terre (presque deux fois plus grand) et tourne autour de son étoile tous les 378 jours, ce qui est très proche de nos 365 jours (ou 366 jours pendant une année bissextile).

La Terre est à la bonne distance du Soleil (zone habitable) pour avoir les températures de surface nécessaires à l’existence d’eau liquide. La nouvelle planète candidate KOI-456.04 et son étoile Kepler-160 (deuxième graphique) présentent de grandes similitudes avec la Terre et le Soleil. (MPS / René Heller)

Quant à l’étoile, les astronomes estiment que son rayon est de 1,1 fois celui du Soleil, avec une température de surface d’environ 5 200 °C, soit à peine 300 degrés de moins que celle du Soleil. Sa luminosité est également semblable à celle du Soleil.

Compte tenu de ces informations, les chercheurs pensent que KOI-456.04 pourrait avoir une température moyenne de surface d’environ 5°C, à condition que son atmosphère puisse supporter au moins un léger effet de serre comme celui de la Terre.

Selon Heller :

KOI-456.01 est relativement grande par rapport à de nombreuses autres planètes qui sont considérées comme potentiellement habitables. Mais c’est la combinaison de la taille de la planète et de son étoile hôte de type solaire qui la rend si spéciale et familière.

Mais ne nous emballons pas. En guise de mise en garde, les chercheurs affirment qu’ils ne peuvent pas exclure totalement K.O.I. 456.01 comme étant une “chance statistique”. Selon l’étude (lien ci-dessous), la probabilité que KOI-456.04 soit une vraie planète et non une aberration statistique est de 85%. Le statut officiel de la planète requiert un degré de confiance de 99%.

Mais tout espoir n’est pas perdu. Les astronomes auront une bonne occasion de confirmer leurs conclusions lorsque la mission spatiale PLATO de l’ESA sera lancée en 2026. Cette mission se concentrera sur l’examen d’exoplanètes rocheuses orbitant dans des zones habitables autour d’étoiles semblables au Soleil, en se concentrant particulièrement sur le potentiel de ces planètes à contenir de l’eau liquide. A suivre…

L’étude publiée dans Astronomy & Astrophysics : III. A 1.9 R⊕ transit candidate in the habitable zone of Kepler-160 and a nontransiting planet characterized by transit-timing variations et présentée sur le site du Max Planck Institute for Solar System Research : A mirror image of Earth and Sun.