Une exoplanète nouvellement découverte pourrait être la meilleure candidate pour la recherche de traces de vie

Une super-Terre rocheuse détectée, alors qu’elle passe régulièrement devant son étoile, au sein de la zone habitable d’une naine rouge calme

Jeudi, 20 avril 2017

Une exoplanète en orbite autour d’une étoile de type naine rouge située à 40 années lumière de la Terre pourrait bien remporter à son tour le titre de "meilleure candidate pour la recherche de traces de vie au-delà du Système Solaire". Une équipe internationale d’astronomes composée de scientifiques de l'Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Grenoble-Alpes) a découvert, au moyen de l’instrument HARPS de l’ESO à l’Observatoire de La Silla et d’autres télescopes disséminés sur Terre, une "super-Terre" décrivant une orbite au sein de la zone habitable de l’étoile LHS 1140, de faible luminosité. Cette planète, arborant des dimensions et une masse supérieures à celles de la Terre, a probablement retenu une large part de son atmosphère. Ces éléments, ajoutés au fait qu’elle transite régulièrement devant son étoile, en font l’une des cibles les plus prometteuses pour les études atmosphériques à venir. Les résultats de ces observations sont parus au sein de l’édition du 20 avril 2017 de la revue Nature. 

Cette super-Terre nouvellement découverte et baptisée LHS 1140b décrit une orbite au sein de la zone habitable d’une étoile de type naine rouge faiblement lumineuse référencée LHS 1140 et située dans la constellation de la Baleine (Le Monstre Marin)1. Les naines rouges sont beaucoup plus petites et bien plus froides que le Soleil. Bien que la distance séparant LHS 1140b de son étoile soit dix fois inférieure à la distance Terre – Soleil, LHS 1140b ne reçoit que la moitié de l’ensoleillement terrestre et occupe le centre de la zone habitable. Cette orbite nous apparaît de profil depuis la Terre. Chaque 25 jours, l’exoplanète passe devant son étoile, bloquant une fraction de la lumière qui nous en parvient.

La vie telle que nous la connaissons exige la présence d’eau liquide en surface ainsi que l’existence d’une atmosphère planétaire. Dans le cas présent, la planète arbore des dimensions suffisamment vastes pour qu’un océan de magma ait pu couvrir sa surface, des millions d’années durant.  Cet océan de lave en fusion a pu enrichir l’atmosphère en vapeur qui, après que l’étoile soit entrée dans son actuelle phase évolutive – calme,  se serait condensée en eau liquide à la surface de la planète.  

La découverte s’est initialement opérée au moyen de l’instrument Mearth, qui a détecté le tout premier signal – cette chute de luminosité caractéristique du passage de l’exoplanète devant son étoile hôte. Puis, l’instrument HARPS de l’ESO, ce chercheur de planètes d’une grande précision au moyen de la méthode des vitesses radiales, a effectué les observations de suivi nécessaires pour confirmer l’existence de la super-Terre. HARPS a également contribué à déterminer la période orbitale ainsi que la masse et la densité de l’exoplanète2.  


Vue d’artiste de l’exoplanète de type super-Terre baptisée LHS 1140b. Crédits : ESO

Les astronomes ont estimé l’âge de la planète à quelque cinq milliards d’années. En outre, ils ont évalué son diamètre à 1,4 diamètre terrestre – soit près de 18 000 kilomètres. Sa masse étant quelque sept fois supérieure à celle de la Terre et sa densité beaucoup plus élevée, il s’ensuit que l’exoplanète est certainement constituée de roches et dotée d’un noyau de fer particulièrement dense. 

Cette super-Terre pourrait être la meilleure cible de futures observations destinées à étudier et caractériser son atmosphère, si elle existe. Deux des membres européens de l’équipe, chercheurs du CNRS à l’IPAG de Grenoble, concluent ainsi : "Le système LHS 1140 pourrait s’avérer être une cible plus importante encore que Proxima b ou TRAPPIST-1 pour la caractérisation à venir de planètes situées au sein de la zone habitable. Ce fut une année exceptionnelle en ce qui concerne les découvertes exoplanétaires !"3et4.

En particulier, les prochaines observations effectuées au moyen du Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA permettront de déterminer avec précision la quantité de rayonnement qui frappe la surface de LHS 1140b, et donc de contraindre les conditions de vie sur cette exoplanète.  

A l’avenir – lorsque de nouveaux télescopes tel que le Télescope Géant de l’ESO entreront en service, nous pourrons certainement observer plus en détail les atmosphères exoplanétaires. A ce titre, LHS 1140b constitue une cible de choix.

 

Note(s): 

1-La zone habitable se compose d’un ensemble d’orbites planétaires autour d’une étoile, garantes de températures compatibles avec l’existence d’eau liquide à la surface de la planète. 

2-Cet effort a permis la détection d’autres événements transitoires par Mearth, et donc d’enterriner, une fois pour toutes, la détection de l’exoplanète.

3-La planète qui entoure Proxima b (eso1629) se situe à bien plus grande proximité de la Terre. Toutefois, elle ne transite probablement pas devant son étoile, rendant ainsi plus difficile la détection de son éventuelle atmosphère.

4-A la différence du système TRAPPIST-1 (eso1706), aucune aute exoplanète n’a été détectée autour de LHS 1140. Les systèmes multi-planétaires sont pourtant censés être légion autour des naines rouges. Il est possible que la petitesse de leur taille ait empêché la découverte d’autres exoplanètes autour de LHS 1140. 

Source(s): 

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé A temperate rocky super-Earth transiting a nearby cool star, par J. A. Dittmann et al. publié dans l’édition du 20 Avril 2017 de la revue Nature.

L’équipe est composée de Jason A. Dittmann (Centre d’Astrophysique d’Harvard Smithson, Etats-Unis), Jonathan M. Irwin (Centre d’Astrophysique d’Harvard Smithson, Etats-Unis), David Charbonneau (Centre d’Astrophysique d’Harvard Smithson, Etats-Unis), Xavier Bonfils (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS, France), Nicola Astudillo-Defru (Observatoire de Genève, Suisse), Raphaëlle D. Haywood (Centre d’Astrophysique d’Harvard Smithson, Etats-Unis), Zachory K. Berta-Thompson (Université du Colorado, Etats-Unis), Elisabeth R. Newton (MIT, Etats-Unis), Joseph E. Rodriguez (Centre d’Astrophysique d’Harvard Smithson, Etats-Unis), Jennifer G. Winters (Centre d’Astrophysique d’Harvard Smithson, Etats-Unis), Thiam-Guan Tan (Télescope de Suivi des Exoplanètes à Perth, Australie), José-Manuel Almenara (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble - Université Grenoble-Alpes/CNRS, France; Observatoire de Genève, Suisse), François Bouchy (Aix Marseille Université, France), Xavier Delfosse (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes / CNRS, France), Thierry Forveille (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS, France), Christophe Lovis (Observatoire de Genève, Suisse), Felipe Murgas (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes / CNRS, France; IAC, Espagne), Francesco Pepe (Observatoire de Genève, Suisse), Nuno C. Santos (Institut d’Astrophysique et des Sciences d’Espaço et Université de Porto, Portugal), Stephane Udry (Observatoire de Genève, Suisse), Anaël Wünsche (CNRS/IPAG, France), Gilbert A. Esquerdo (Centre d’Astrophysique d’Harvard Smithson, Etats-Unis), David W. Latham (Centre d’Astrophysique d’Harvard Smithson, Etats-Unis) et Courtney D. Dressing (Caltech, Etats-Unis).

Contact(s):
  • Xavier BONFILS, IPAG (CNRS/Univ Grenoble Alpes)
    xavier [dot] bonfils [at] univ-grenoble-alpes [dot] fr, 04 76 51 47 89
  • Xavier DELFOSSE, IPAG (CNRS/Univ Grenoble Alpes)
    xavier [dot] delfosse [at] univ-grenoble-alpes [dot] fr, 04 76 63 55 10

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