Trois nouvelles exoplanètes où chercher de la vie

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Vue d'artiste de la surface d'une exoplanète du système de Trappist-1. 
Crédit :© ESO.
Une équipe belge annonce la découverte de 3 exoplanètes comparables à la Terre dont l'étude détaillée, incluant les premières recherches de vie, sera à la portée de télescopes géants en construction.Ces trois planètes, en orbite autour d'une petite étoile rouge jusqu'ici appelée 2MASS J23062928-0502285, se situent à seulement 40 années-lumière. Et même si l'Observatoire européen austral (ESO), qui annonce leur découverte, les qualifie de « mondes potentiellement habitables », il est encore trop tôt pour affirmer qu'elles pourraient abriter une forme de vie. En revanche, ce qui est certain, c'est qu'elles feront partie des premières cibles des prochains grands télescopes construits en quête de signatures de vie hors du Système solaire. Car ces nouveaux mondes affichent des mensurations comparables à celles de notre bonne vieille Terre.
Trois planètes telluriques
Malgré leurs tailles modestes, ces exoplanètes ont été décelée à l'aide d'un télescope relativement petit, de 600 mm de diamètre, appelé Trappist, qui se trouve à la Silla, au Chili, à côté d'autres télescopes de l'ESO. C'est une équipe de l'Université de Liège qui a réalisé cette découverte de trois planètes de tailles comparables à la Terre autour d'une même étoile, une naine rouge 2000 fois moins brillante que le Soleil désormais baptisée Trappist-1. Quant à ses trois planètes, Trappist-1 b, Trappist-1 c, Trappist-1 d, elles ont été vues indirectement par la méthode des transits, c'est-à-dire par la mesure d'une infime baisse de luminosité de l'étoile chaque fois que l'une d'elles est passée devant et a bloqué une partie de son éclat.
Des mondes potentiellement habitablesLe vif intérêt que les astronomes portent à ces trois planètes vient du fait qu'elles pourraient abriter à leur surface, des régions propices à la vie. Car elles reçoivent de leur étoile une énergie voisine de celle que la Terre reçoit du Soleil comme l'explique Michael Gillon auteur principal de la découverte publiée ce jour dans la prestigieuse revue Nature : « les distances orbitales sont vraiment petites, entre 1.1% (planète b) et 3-4% (planète d) de la distance Terre-Soleil, mais elles correspondent à des irradiations comprises entre 4 et moins de 1 fois celle de la Terre, car l'étoile est très peu lumineuse. Elle est de petite taille (<0 .12="" 2500="" br="" celle="" de="" du="" est="" et="" rature="" sa="" soleil="" surface="" temp="">Autre conséquence : leurs périodes de révolution sont très courtes ! Il ne faut que 1,5 jour à Trappist-1 b pour faire le tour de son étoile, 2,4 jours pour la planète c et 4,5 à 73 jours pour la planète d.Des terres de forts contrastes
Le problème, c'est que lorsque des planètes sont aussi proches de leur étoile, leur période de rotation et de révolution sont identiques en raison des forces de marée. Autrement dit, ces planètes présentent toujours le même hémisphère vers leur étoile. Imaginez donc des mondes avec une face très froide et une autre assez chaude, voire très chaude. « Les planètes b et c ne sont pas dans la zone habitable, c'est-à-dire qu'elles sont trop irradiées pour avoir de l'eau liquide sur toute leur surface, mais elles pourraient avoir un "croissant d'habitabilité" sur leur face nuit, au niveau du terminateur qui serait nettement plus froid que la face jour », souligne Michael Guillon. En fait des modèles récents montrent que si de telles planètes ont une atmosphère un peu plus dense que celle de la Terre, la circulation atmosphérique permet à la chaleur de circuler et de créer en surface des régions habitables bien que ces corps soient hors de ce que l'on définit classiquement comme la zone habitable.
Pour le moment, la distance de la planète la plus éloignée n'est pas connues avec certitude. « Nous ne l'avons vue passer que 2 fois, à 73 jours d'intervalle. Cet intervalle correspond sans doute à un certain nombre d'orbites, pour lesquelles on aurait des transits à cause du cycle jour-nuit, de la visibilité limitée de l'étoile, de la météo, etc. La durée mesurée du transit nous dit que la période est sans doute comprise entre 4 et 20 jours, mais il reste plusieurs solutions possibles, » détaille Michael Gillon. Il est donc tout à fait possible que celle-ci soit dans la zone habitable de son étoile au sens strict de la définition. « Mais même si elle est à l'extérieur, les effets de marée de l'étoile pourraient la chauffer assez pour la rendre habitable », ajoute Michael Gillon.Des signes de vie à portée de télescope
Si l'équipe belge a concentré ses observations sur les naines rouges, c'est en raison de la faible émission lumineuse de ces étoiles, qui rend l'observation de petites planètes bien plus facile qu'autour d'étoiles bien plus massives, comme le Soleil. Du coup, l'étude détaillée de ces nouveaux mondes serait quasiment à portée des télescopes actuels. Et elle le sera avec les prochains télescopes, comme l'indique Franck Selsis, astronome du groupe [EXO]Terres du laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux : « On peut en effet espérer détecter une atmosphère avec le télescope JWST [le successeur de Hubble] si ces planètes en possèdent. C'est l'intérêt principal de ce système. On rêvait de trouver un système comme celui-ci. Il est très "exotique" par rapport au Système solaire, mais c'est la seule configuration qui permette avec le JWST d'obtenir une signature atmosphérique pour des planètes telluriques pas trop chaudes. Ce système va donc générer une très grande activité de suivi, pour trouver la période de la planète 3, pour éventuellement trouver d'autres planètes, pour essayer d'obtenir la masse par vitesses radiales ou timing de transits ». Franck Selsis n'a pas participé à la découverte, mais il nous a confié étudier déjà de près ce système.Hubble et JWST en première ligne
«En fait, c'est la combinaison gagnante "planètes de taille similaire à la Terre" + "potentiellement habitables" + "propices aux études atmosphériques détaillés avec la technologie actuelle, y compris à la recherche de biosignatures". Les 3 planètes de TRAPPIST-1 offrent donc les premières opportunités de trouver des traces chimiques de la vie en dehors du Système solaire », résume Michael Gillon.
Et cela, c'est pour demain, en effet le lancement du JWST est prévue pour 2018. Le début des années 2020 verra par ailleurs l'émergence des télescopes terrestre de la classe 30 mètres (l'EELT Européen, et les projets américains GMT et TMT). Mais sans même attendre, des observations sont déjà possibles. « On pourrait détecter de l'eau et estimer l'extension atmosphérique avec Hubble. D'ailleurs, on observe cette semaine les planètes b et c, » nous a confié Michael Gillon. Avec le JWST, on pourra vraiment étudier l'atmosphère des 3 planètes en détail, y compris contraindre les compositions atmosphériques et l'éventuelle présence de vie».Bientôt 6 Trappists
Cette traque de planètes telluriques autour de petites étoiles ne fait que débuter. Le télescope Trappist n'est en effet qu'un prototype. Un Trappist-Nord est déjà en cours d'installation à l'observatoire de l'Oukaimeden, au Maroc, pour une mise en route imminente. L'un des deux principaux auteurs de la découverte, Emmanuel Jehin est d'ailleurs actuellement sur place. Mais il y a plus : ce système basé sur des petits télescopes va aussi être dupliqué sur le site de Paranal, au Chili. A côté des télescopes de 8,2 mètres du VLT, 4 télescopes comparables à Trappist entreront en service en fin d'année. L'université de Liège aura donc en tout 6 télescopes de ce type dédiés à cette recherche contre un seul actuellement. Ce succès de Trappist-1 montre que ce projet a de grandes chances de mener à la détection de nombreuses planètes comme la Terre situées dans la zone habitable de leur étoile. Des planètes sur lesquelles les futurs grands télescopes pourront véritablement entamer la recherche d'une vie extraterrestre.JL Dauvergne,