La découverte de 5000 exoplanètes à ce jour confirmée par la NASA

Les toutes premières exoplanètes ont été découvertes dans les années 1990. Trente ans plus tard, l’existence de plus de 5000 planètes situées bien au-delà de notre système solaire a été confirmée. Ces planètes sont très diverses : petites et rocheuses comme la Terre ou géantes et gazeuses comme Jupiter, orbitant parfois autour d’étoiles doubles ou même d’étoiles mortes. Des milliers d’autres mondes dont on ne sait malheureusement pas grand-chose, mais qui pourraient potentiellement héberger la vie.

Il n’y a pas si longtemps, nous ne nous intéressions qu’au petit nombre de planètes de notre système solaire. Puis, en septembre 1990, Aleksander Wolszczan et Dale Frail, opérant à l’époque au radiotélescope d’Arecibo, découvrent deux planètes en orbite autour d’une étoile à neutrons, le pulsar PSR B1257+12, qu’ils présentent dans la revue Nature en 1992 ; ces planètes, situées à environ 1960 années-lumière de la Terre, ont une masse de 3,9 et 4,3 masses terrestres. C’est le début d’une longue série de découvertes. Des milliers d’exoplanètes ont été repérées depuis, la plupart grâce au télescope spatial Kepler de la NASA.

Le 21 mars dernier, 65 nouvelles exoplanètes ont été confirmées et ajoutées au catalogue de la NASA, portant à 5005 le nombre total de ces planètes. Toutes les planètes recensées figurent dans des articles scientifiques évalués par des pairs et ont été confirmées par de multiples méthodes de détection ou des techniques analytiques. La barre des 5000 a certes été franchie, mais notre galaxie compte probablement des centaines de milliards d’autres planètes. Les futurs télescopes spatiaux permettront d’allonger l’inventaire, mais aussi de caractériser les atmosphères de ces planètes, dans l’espoir d’en découvrir une qui puisse potentiellement remplir les conditions d’habitabilité.

Une grande variété d’étoiles et de systèmes planétaires

« Ce n’est pas seulement un nombre. Chacune d’entre elles est un nouveau monde, une toute nouvelle planète », a déclaré Jessie Christiansen, astrophysicienne au NASA Exoplanet Science Institute. Parmi les plus de 5000 planètes découvertes à ce jour, se trouvent de petits mondes rocheux comme la Terre, des géantes gazeuses faisant plusieurs fois plus la taille de Jupiter et aussi des « Jupiters chauds » caractérisés par leur orbite très rapprochée autour de leur étoile. KELT-9b en est un exemple : elle suit une orbite serrée autour d’une étoile près de deux fois plus chaude que notre Soleil. Il existe aussi des « super-Terres », des mondes rocheux plus grands que notre planète, et des « mini-Neptunes », autrement dit des planètes naines gazeuses.

Pour rappel, les exoplanètes peuvent être détectées de plusieurs manières — la plupart étant détectées de manière indirecte, car la forte luminosité de l’étoile empêche généralement d’observer une exoplanète directement. Les premières exoplanètes découvertes par Wolszczan ont été repérées grâce aux changements dans la synchronisation des impulsions émises par le pulsar. Cette technique ne peut malheureusement pas être appliquée aux étoiles de la séquence principale, qui ne pulsent pas de manière régulière.

Très rapidement, les astronomes ont utilisé la méthode des transits : celle-ci repose sur la variation périodique de luminosité d’une étoile, qui diminue lorsqu’une planète passe au-devant (entre l’étoile et le point d’observation). Lancé en 2009, le télescope Kepler, équipé de photomètres extrêmement sensibles, a permis de détecter plus de 3000 exoplanètes grâce à cette technique.

Autre méthode employée : la méthode des vitesses radiales. Celle-ci repose sur le fait que les exoplanètes exercent une force gravitationnelle sur leur étoile, provoquant une légère oscillation de l’étoile autour de sa position ; ce mouvement entraîne des modifications au niveau des longueurs d’onde de la lumière qu’elle émet. Plus la planète est grande, plus l’effet sera important : l’étude de l’oscillation permet donc de déduire la masse de l’exoplanète.

La détection d’une forme de vie désormais « inévitable »

Le satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), lancé en 2018, continue de faire de nouvelles découvertes d’exoplanètes. Lui aussi utilise la méthode des transits, mais il a été conçu pour observer des étoiles 30 à 100 fois plus brillantes que celles examinées par le télescope Kepler — ce qui lui permet de repérer des planètes de plus petite taille.

Bien entendu, les spécialistes attendent avec impatience de pouvoir exploiter les télescopes de nouvelle génération et leurs instruments ultrasensibles, à commencer par le télescope spatial James Webb — toujours en phase de calibrage, mais qui devrait être complètement opérationnel au cours de l’été. Grâce à ses instruments sophistiqués, il est prévu que ce télescope analyse l’atmosphère des exoplanètes, déterminant quels gaz sont présents pour potentiellement identifier les signes révélateurs de conditions habitables.

Le télescope spatial infrarouge Nancy Grace Roman, dont le lancement est prévu en 2027, devrait lui aussi apporter son lot de découvertes : entre autres objectifs, il doit effectuer un recensement statistique des exoplanètes situées dans le bulbe galactique par l’observation des microlentilles gravitationnelles et en particulier, caractériser celles situées à proximité de notre système solaire. La mission ARIEL de l’Agence spatiale européenne, qui sera lancée en 2029, a elle aussi pour objectif d’examiner l’atmosphère d’un échantillon d’un millier d’exoplanètes. « Il s’agit de la première mission axée sur la mesure de la composition chimique et des structures thermiques des exoplanètes et leur lien avec l’environnement de leur étoile-hôte », précise l’ESA.

Ainsi, bien d’autres exoplanètes viendront sans doute gonfler le catalogue de la NASA au cours des années à venir. Aleksander Wolszczan, qui recherche toujours des exoplanètes en tant que professeur à l’Université d’État de Pennsylvanie, affirme que nous entrons dans une ère de découverte qui ira bien au-delà du simple ajout de nouvelles planètes à la liste : « À mon avis, il est inévitable que nous trouvions une forme de vie quelque part – très probablement une forme primitive », a-t-il déclaré.

Source : NASA