Deux planètes potentiellement habitables découvertes non loin de notre système

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Vue d’artiste des deux exoplanètes, orbitant autour de GJ 1002. | Alejandro Suárez Mascareño et Inés Bonet (IAC)
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Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par des chercheurs de l’Institut d’astrophysique des Canaries (IAC), a découvert deux planètes de masse similaire à celle de la Terre en orbite autour de l’étoile Gliese 1002 — une naine rouge située dans la constellation de la Baleine, à environ 15,8 années-lumière du Soleil. Toutes deux se trouvent dans la zone habitable de leur étoile, ce qui suscite évidemment l’intérêt des scientifiques.

La découverte a été rendue possible grâce aux spectrographes ESPRESSO — installé au Very Large Telescope, au Chili — et CARMENES, monté sur le télescope de 3,5 mètres de l’Observatoire de Calar Alto, dans la province d’Almería, en Espagne. La planète GJ 1002b, la plus proche de l’étoile, met un peu plus de 10 jours pour effectuer une orbite complète ; l’orbite de GJ 1002c dure quant à elle un peu plus de 20 jours. Elles se situent respectivement à 0,04 et 0,07 UA de l’étoile Gliese 1002.

Si les deux planètes affichent une taille similaire à la Terre, leur étoile est en revanche plus petite que notre Soleil, ce qui influe sur la zone d’habitabilité. « GJ 1002 est une étoile naine rouge, avec à peine un huitième de la masse du Soleil. C’est une étoile assez froide et peu lumineuse. Cela signifie que sa zone d’habitabilité est très proche de l’étoile », explique Vera María Passegger, chercheuse à l’IAC et co-auteure de l’étude relatant la découverte. En d’autres termes, de l’eau liquide pourrait potentiellement exister à la surface de ces deux planètes, tandis que la température pourrait y être idéale pour supporter la vie.

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Le fruit de près de 140 observations spectroscopiques

L’étoile GJ 1002 affiche une température relativement basse et de ce fait, la plupart des spectrographes peinent à détecter ses variations de vitesse radiale — l’une des méthodes utilisées pour détecter la présence d’exoplanètes. La collaboration entre les équipes d’ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) et de CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Echelle Spectrographs) a néanmoins porté ses fruits.

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Infographie comparant la distance relative entre les planètes découvertes et leur étoile avec les planètes intérieures du système solaire. La région marquée en vert représente la zone habitable des deux systèmes planétaires. © Alejandro Suárez Mascareño (IAC). Planètes du système solaire : NASA

CARMENES a une sensibilité supérieure à celle d’autres spectrographes sur une large gamme de longueurs d’onde ; il a attentivement examiné l’étoile entre 2017 et 2019.
Le spectrographe ESPRESSO a ciblé l’étoile entre 2019 et 2021. La combinaison de l’instrument et de la puissance de collecte de lumière des télescopes du VLT de l’Observatoire européen austral a permis d’effectuer des mesures avec une précision de seulement 30 cm/sec, ce qui n’est réalisable avec aucun autre instrument dans le monde.

« L’un ou l’autre des deux groupes aurait rencontré de nombreuses difficultés s’ils s’étaient attaqués à ce travail indépendamment. Ensemble, nous avons été en mesure d’aller beaucoup plus loin que si nous avions agi séparément », a déclaré Alejandro Suárez Mascareño, chercheur à l’IAC et premier auteur de l’étude. Pas moins de 139 observations spectroscopiques sur quatre ans auront été nécessaires pour repérer les deux planètes.

Selon les astronomes, il est également possible qu’il y ait d’autres planètes de masse terrestre dans la moitié extérieure de la zone d’habitabilité de GJ 1002. « Les données Gaia DR3 montrent un excès de bruit astrométrique, qui pourrait indiquer un compagnon massif à grande séparation orbitale », écrivent-ils.

Des candidates idéales pour une caractérisation atmosphérique

On connaît encore peu de choses sur ces deux mondes rocheux, mais la proximité de l’étoile GJ 1002 avec notre système solaire implique que tous deux, en particulier GJ 1002c, pourront faire l’objet d’observations plus détaillées. Ce sont notamment d’excellents candidats pour la caractérisation atmosphérique, soulignent les chercheurs. Pour ce faire, les scientifiques s’appuieront sur la lumière que les planètes réfléchissent ou sur la chaleur qu’elles émettent.

« Le futur spectrographe ANDES du télescope ELT de l’ESO, auquel l’IAC participe, pourrait étudier la présence d’oxygène dans l’atmosphère de GJ 1002c » précise Jonay I. González Hernández, chercheur à l’IAC et co-auteur de l’article.

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À noter que les deux planètes répondent également aux caractéristiques requises pour devenir des cibles de la future mission LIFE (Large Interferometer For Exoplanets), actuellement en phase d’étude. Cette mission a pour objectif de détecter les exoplanètes les plus proches, d’examiner leurs atmosphères et d’y rechercher des indices d’activité biologique.

Plus de 5000 exoplanètes ont déjà été découvertes à ce jour. À mesure que les instruments d’observation et que les algorithmes de traitement des données s’améliorent, la liste s’allonge rapidement. Parmi ces planètes se trouvent quelques dizaines d’exoplanètes de masse similaire à celle de la Terre (67 planètes identifiées ont une masse inférieure à deux masses terrestres). Cependant, le nombre d’exoplanètes situées dans les zones habitables de leur étoile, avec des perspectives de caractérisation atmosphérique, reste très faible.

GJ 1002b et GJ 1002c — de 1,08 ± 0,13 et 1,36 ± 0,17 masse terrestre respectivement — viennent donc compléter cette petite liste, pour le plus grand bonheur des astronomes. Proxima b et GJ 514 b sont d’autres planètes de ce type. « La nature semble vouloir nous montrer que les planètes semblables à la Terre sont très courantes. Avec ces deux-là, nous en connaissons maintenant 7 dans des systèmes planétaires assez proches du Soleil », conclut Suárez Mascareño.

Source : A. Suárez Mascareño et al., Astronomy & Astrophysics

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