Merci en grande partie au Télescope spatial Kepler, le nombre de planètes extrasolaires confirmées a augmenté de façon exponentielle au cours de la dernière décennie. Et avec des missions de nouvelle génération comme le Satellite de sondage sur les exoplanètes en transit (TESS) déjà en orbite, de plus en plus de candidats et de planètes confirmées sont découverts tout le temps - beaucoup d'entre eux sont nouveaux et excitants aussi!
En fait, l'une des découvertes les plus récentes de TESS comprend un système à trois planètes qui orbite autour d'une étoile (L 98-59) située à environ 35 années-lumière de la Terre. L'une des planètes, connue sous le nom de L 98-59b, se situe entre les tailles de la Terre et de Mars - ce qui en fait la plus petite exoplanète découverte par TESS à ce jour. La découverte met également en évidence la sophistication de TESS et double le nombre de petites exoplanètes considérées comme dignes d'études de suivi.
L'article qui décrit la découverte est paru dans le dernier numéro de The Astrophysical Journal. L'équipe internationale à l'origine de la découverte comprenait plusieurs scientifiques de la NASA ainsi que des chercheurs du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, du Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, et de plusieurs universités et observatoires du monde entier.
Veselin Kostov, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA et au SETI Institute, était l’auteur principal du document de découverte. Comme il l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de la NASA:
«La découverte est une grande réussite technique et scientifique pour TESS. Pour les études atmosphériques de petites planètes, vous avez besoin d'orbites courtes autour d'étoiles brillantes, mais ces planètes sont difficiles à détecter. Ce système a le potentiel de fascinantes études futures. »
Comme son nom l'atteste, TESS recherche des exoplanètes en utilisant la méthode connue sous le nom de photométrie de transit (alias la méthode de transit). Cela implique d'observer des étoiles éloignées pour des baisses soudaines de l'éclairage, qui sont des indications d'une planète passant devant l'étoile (c'est-à-dire en transit) par rapport à l'observateur. En observant l'étendue et la fréquence des creux, les scientifiques sont en mesure de déterminer l'existence de planètes, ainsi que leur période et taille orbitales.
Bien que cette méthode soit actuellement le moyen le plus efficace pour détecter et confirmer les exoplanètes, elle représente 3087 des plus de 4000 découvertes à ce jour. Cependant, il n'est pas très efficace pour repérer des planètes rocheuses plus petites comme la Terre. Le fait que TESS ait pu trouver non pas une, mais trois planètes rocheuses en orbite autour de L 98-59 témoigne de la sensibilité et de la capacité de ses instruments.
Ces planètes (qui sont désignées L 98-59b, c et d) ont environ 0,8, 1,4 et 1,6 fois la taille de la Terre et tournent très rapidement autour de leur étoile avec une période de 2,25, 3,7 et 7,45 jours, respectivement. Comme Jonathan Brande, co-auteur et astrophysicien de la NASA Goddard et de l'Université du Maryland, l'a expliqué:
«Si vous avez plus d'une planète en orbite dans un système, elles peuvent interagir gravitationnellement entre elles. TESS observera L 98-59 dans suffisamment de secteurs pour pouvoir détecter des planètes avec des orbites autour de 100 jours. Mais si nous avons vraiment de la chance, nous pourrions voir les effets gravitationnels des planètes non découvertes sur celles que nous connaissons actuellement. »
Bien que L 98-59b représente un nouveau record pour TESS, étant environ 10% plus petit que le détenteur du record précédent qu'il a découvert, ce n'est pas la plus petite exoplanète découverte à ce jour. Ce record va à Kepler-37b, une exoplanète rocheuse située à environ 210 années-lumière de la Terre qui est seulement environ un tiers de la taille de la Terre et 20% plus grande que la Lune.
Cependant, la découverte de L 98-59b est rendue plus impressionnante si l'on considère le fait qu'il orbite autour d'une étoile de type M (naine rouge) qui est à peu près un tiers de la taille et de la masse de notre Soleil. Cette étoile est nettement moins brillante que Kepler-37, qui est une étoile de type G (naine jaune) - similaire à notre Soleil - même si L 98-59 est particulièrement brillante avec la naine rouge.
Combinée au fait qu'elle est située relativement près de notre système solaire, la découverte d'un système à trois planètes autour de L 98-59 en fait un candidat attrayant pour les observations de suivi. Les étoiles de type M sont le type le plus commun dans l'Univers, représentant les trois quarts des étoiles dans la seule voie lactée.
Des recherches récentes ont également révélé qu'elles pourraient être l'endroit le plus probable pour trouver des planètes rocheuses en orbite dans la zone habitable de l'étoile. Pour cette raison, les scientifiques sont impatients d'en savoir plus sur les systèmes planétaires qui se forment autour de ce type d'étoiles. Il s'agit notamment de savoir si les planètes rocheuses en orbite autour des naines rouges pourraient ou non conserver leur atmosphère compte tenu de la quantité de rayonnement à laquelle elles seraient soumises.
Malheureusement, aucune de ces planètes ne tourne autour de la zone habitable de L 98-59s. En fait, à sa distance de l'étoile parente, L 98-59b reçoit jusqu'à vingt-deux fois la quantité d'énergie rayonnante que la Terre reçoit du Soleil. Pendant ce temps, L 98-59c et d reçoivent environ onze et quatre fois plus de rayonnement que la Terre, respectivement.
Cependant, tous ceux-ci occupent la «zone Vénus», la gamme de distances où une planète avec une atmosphère semblable à la Terre pourrait subir un effet de serre incontrôlable, la convertissant ainsi en une atmosphère semblable à Vénus. En fonction de sa taille, L 98-59d pourrait être soit un monde semblable à Vénus, soit un mini-Neptune - dont un noyau rocheux entouré d'une enveloppe gazeuse dense.
Quoi qu'il en soit, il est encore possible que ces planètes soient potentiellement habitables et les recherches en cours répondront à des questions vitales sur ces mondes rocheux et d'autres qui orbitent autour des naines rouges à proximité - telles que Proxima b et t
"Si nous regardions le Soleil depuis L 98-59, les transits par la Terre et Vénus nous amèneraient à penser que les planètes sont presque identiques, mais nous savons qu'ils ne le sont pas. Nous avons encore beaucoup de questions sur la raison pour laquelle la Terre est devenue habitable et pas sur Vénus. Si nous pouvons trouver et étudier des exemples similaires autour d'autres étoiles, comme L 98-59, nous pouvons potentiellement déverrouiller certains de ces secrets. »
Heureusement, TESS aura la possibilité d'observer le système plusieurs fois avant la fin du mois. À l'heure actuelle, TESS surveille 24 x 96 degrés des régions du ciel austral (alias secteurs) pendant 27 jours à la fois. Lorsque sa première année d'observations sera terminée en juillet, le système L 98-59 sera apparu dans sept des 13 secteurs qui composent le ciel sud.
On espère que cela donnera aux astronomes le temps d'affiner ce qu'ils savent de ces trois planètes confirmées, et peut-être de trouver plus de mondes dans ce système. Étant donné que les trois orbites avec la «zone Vénus» de l'étoile, tout ce qui gravite au-delà serait probablement dans sa zone habitable.
Ces observations permettront également d'établir un catalogue de planètes rocheuses autour d'étoiles brillantes proches. Lorsque le télescope spatial James Webb (JWST) prendra l’espace en 2021, il utilisera ses capacités d’imagerie infrarouge avancées pour recueillir des informations sur l’atmosphère de ces planètes et les caractériser.
Étant donné que quatre des mondes TRAPPIST-1 sont en orbite dans la HZ de leur étoile, ils sont considérés comme des candidats de choix. L'équipe de Kostov suggère que les planètes L 98-59 le sont aussi. Ces efforts combinés nous rapprocheront efficacement de la détermination de l'existence de planètes habitables dans notre voisinage cosmique.
