Une équipe d’astronomes a trouvé deux Super-Terres en orbite autour d’une naine rouge à environ 114 années-lumière. L’étoile, nommée LP 890-9, est la deuxième étoile la plus cool trouvée qui héberge des planètes. Les deux planètes sont probablement tempérées, et l’une d’entre elles “… est la deuxième planète terrestre de la zone habitable la plus favorable connue à ce jour”, selon l’article présentant les résultats.
Il y a un problème difficile dans notre chasse aux exoplanètes semblables à la Terre. Les trois quarts des exoplanètes que nous avons trouvées ont été détectées avec la méthode du transit, où les planètes passent devant leurs étoiles, provoquant une baisse de la lumière des étoiles que les engins spatiaux comme Kepler et TESS peuvent voir. Cela signifie que les planètes géantes de la taille de Jupiter en orbite autour d’étoiles brillantes sont plus faciles à détecter car il y a beaucoup de lumière stellaire et un monde massif qui crée un creux plus détectable.
Trouver des planètes géantes de la taille de Jupiter signifie que nous trouvons des géantes gazeuses inhabitables, dont beaucoup sont si proches de leurs étoiles qu’elles sont Jupiters chauds. Mais nous sommes plus intéressés à trouver des planètes semblables à la Terre, des planètes de la même taille que la Terre qui orbitent dans la zone habitable de leur étoile. Ces planètes sont plus petites et ne bloquent pas autant de lumière, ce qui les rend difficiles à détecter.
Le désir de trouver des planètes semblables à la Terre a conduit au développement de la recherche de planètes habitables EClipsing ULtra-cOOl Stars (SPECULOOS.) C’est un projet à l’observatoire Paranal de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili. SPECULOOS est une étude d’environ 1700 naines M (naines rouges) utilisant la méthode des transits pour repérer des planètes similaires à la Terre.
Puisque les naines M sont plus froides que les étoiles comme notre Soleil, la zone habitable est plus proche de l’étoile. Ainsi, les planètes semblables à la Terre dans les zones habitables de ces étoiles sont plus proches de leurs étoiles et plus faciles à détecter lors du transit. Ils sont également plus faciles à étudier et les astronomes peuvent effectuer des mesures plus précises de leurs propriétés, comme leurs masses, leurs rayons, leurs paramètres orbitaux et, à l’avenir, leurs atmosphères. Étudier les atmosphères des planètes proches de la Terre est un objectif essentiel car c’est là que nous pouvons trouver des traces d’activité biologique.
SPECULOOS a porté ses fruits depuis sa création en 2017, et les nouveaux résultats proviennent de l’enquête SPECULOOS.
Le papier est “Deux super-Terres tempérées transitant par une naine M de type tardif à proximité» et a été publié dans la revue Astronomy and Astrophysics. L’auteur principal est Laetitia Delrez, chercheuse postdoctorale en astrophysique à l’Université de Liège, Belgique.
L’étoile de cette étude est une naine ultra-froide (UCD) située à environ 104 années-lumière nommée LP 890-9 (TOI-4306, SPECULOOS-2). Les planètes sont des super-Terres tempérées appelées LP 890-9 b et LP 890-9 c.
La planète la plus proche de l’étoile, LP 890-9 b, est environ 30 % plus grande que la Terre, a une période orbitale de 2,73 jours et se trouve à 0,019 ua de l’étoile. La deuxième planète, LP 890-9 c, est légèrement plus grande que la première planète, met plus de temps à orbiter avec une période de 8,46 jours et se trouve à 0,040 ua de l’étoile. Cela signifie que les deux planètes s’intègrent bien à l’intérieur de l’orbite de Mercure autour du Soleil à des fins de comparaison.
Mais alors que Mercure souffre sous l’assaut incessant du puissant rayonnement du Soleil, les choses sont bien différentes dans ce système éloigné. L’étoile est beaucoup plus froide que le Soleil, ce qui explique pourquoi les deux planètes se trouvent dans la zone tempérée.
Francisco J. Pozuelos est chercheur à l’Institut d’astrophysique d’Andalousie et l’un des principaux co-auteurs de l’article. Il explique à quoi ressemble la deuxième planète du système, LP 890-9 c, selon SPECULOOS et des observations de suivi avec d’autres télescopes. “Bien que cette planète orbite très près de son étoile, à une distance environ 10 fois plus courte que celle de Mercure autour de notre Soleil, la quantité d’irradiation stellaire qu’elle reçoit est encore faible et pourrait permettre la présence d’eau liquide à la surface de la planète, à condition qu’elle a une atmosphère suffisante,», a déclaré Pozuelos.
“En effet, l’étoile LP 890-9 est environ 6,5 fois plus petite que le Soleil et sa température de surface est la moitié de celle de notre étoile. Cela explique pourquoi LP 890-9c, bien qu’il soit beaucoup plus proche de son étoile que la Terre ne l’est du Soleil, pourrait encore avoir des conditions propices à la vie.“
LP 890-9 c est une cible juteuse pour le JWST. JWST possède une puissante capacité spectroscopique qu’il peut utiliser pour étudier l’atmosphère de la planète. Il a déjà étudié une autre exoplanète, WASP-39bet nous a donné notre compréhension la plus détaillée de l’atmosphère d’une exoplanète à ce jour. Mais c’est un Jupiter chaud, contrairement à la super-Terre détectée par SPECULOOS.
LP 890-9 c est juste derrière les célèbres planètes TRAPPIST-1, trouvées avec la mission précurseur de SPECULOOS, en tant qu’exoplanète terrestre désirable et potentiellement habitable. Les comparaisons avec la Terre sont inévitables, mais chaque planète a tellement de détails que la comparaison ne va pas plus loin. “Cette comparaison ne prend cependant pas en compte le fait que LP 890-9c se situe près de la limite intérieure de la zone habitable et pourrait donc avoir une atmosphère particulièrement riche en vapeur d’eau, ce qui boosterait alors ses signaux atmosphériques,” explique l’auteur principal Delrez. “De plus, les modèles diffèrent souvent quant à la position exacte de cette limite intérieure de la zone habitable selon les caractéristiques de l’étoile. La découverte de LP 890-9c offre donc une opportunité unique de mieux comprendre et contraindre les conditions d’habitabilité autour des étoiles les plus petites et les plus froides de notre voisinage solaire.
Comment ces planètes se comparent-elles aux autres exoplanètes autour d’étoiles naines froides ? L’équipe les a tracées sur un graphique avec d’autres exoplanètes autour d’étoiles similaires trouvées dans les archives d’exoplanètes de la NASA. Ils ont limité les données aux planètes autour d’étoiles avec une température de surface inférieure à 3600 Kelvin. (La température de surface du Soleil est de 5778 K.)
Il est important de souligner dans toutes les discussions sur les exoplanètes potentiellement habitables que nous n’avons aucune idée si l’une de ces planètes est habitable à distance. Le terme habitable est relatif. Les Jupiter chauds ne sont en aucun cas habitables, ils ne sont donc jamais qualifiés de potentiellement habitables. Mais le terme « zone habitable » a une utilité. “La zone habitable (HZ) est un concept qui peut être utilisé pour hiérarchiser les exoplanètes rocheuses détectées pour des observations de suivi”, expliquent les auteurs.
Il est également important de souligner que la taille d’une zone habitable est déterminée par plusieurs choses. “La largeur et la distance de la région HZ dépendent en première approximation du flux stellaire incident et de la composition atmosphérique de la planète”, écrivent les auteurs. La concentration des gaz à effet de serre est un facteur essentiel. Cela dépend également de la surface de la planète car, comme le soulignent les auteurs, “les étoiles froides réchauffent la surface d’une planète semblable à la Terre plus efficacement que les étoiles plus chaudes”, ce qui pourrait être contre-intuitif.
Un autre facteur à considérer est l’habitabilité potentielle des planètes autour des étoiles naines rouges. Certaines preuves montrent qu’ils peuvent s’embraser violemment, chaque éruption produisant un flux de particules puissantes qui peuvent dépouiller les atmosphères des planètes. Et bien que les naines rouges ne soient pas aussi brillantes que des étoiles comme notre Soleil, elles peuvent produire des rayons UV et X plus nocifs. D’autres recherches montrent que les éruptions violentes ne proviennent que de leurs pôles, ce qui épargnerait les planètes en orbite. Il y a d’énormes questions sur l’habitabilité autour des naines rouges qui n’ont rien à voir avec la zone habitable ou l’atmosphère d’une planète.
D’un autre côté, il semble que LP 890-9 soit une star relativement calme. « LP 890-9 est une naine de type M relativement peu active », expliquent les auteurs. Ils disent que l’étoile est relativement jeune pour une naine rouge, seulement environ 7 milliards d’années. Les naines rouges peuvent durer des dizaines de milliards d’années, les plus petites pouvant durer des billions. D’autres étoiles naines rouges avaient semblé calmes auparavant les observations de suivi ont montré le contraire.
LP 890-9 et ses planètes sont d’excellents candidats pour des études de suivi, nous en apprendrons donc probablement plus sur ses propriétés, pas seulement sur son niveau d’activité, à l’avenir. Le document montre la force et la fiabilité attendues des futures observations de planètes dans le système.
tandis que LP 890-9 c se distingue comme la deuxième planète terrestre de la zone habitable la plus favorable après les planètes TRAPPIST-1. Crédit d’image : Delrez et al. 2022.
Le JWST travaille sur sa liste de cibles, et l’un de ses quatre principaux objectifs scientifiques concerne les atmosphères d’exoplanètes. Ses observations ont déjà servi de base à une étudeoù il a trouvé du dioxyde de carbone dans atmosphère de WASP-39bla première fois que nous l’avons détecté sur une exoplanète.
Espérons que le puissant télescope spatial finira par pointer son spectrographe vers ces planètes et révélera leurs secrets.
“La découverte de ce système remarquable offre une autre occasion rare d’étudier les planètes terrestres tempérées autour de nos voisins les plus petits et les plus froids”, concluent les auteurs.
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