Grâce aux observations du TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA et de nombreuses autres installations, deux équipes internationales d’astronomes ont découvert une planète entre la taille de la Terre et celle de Vénus, située à seulement 40 années-lumière. Plusieurs facteurs en font un candidat idéal pour une étude plus approfondie à l’aide du télescope spatial James Webb de la NASA.
TESS observe une grande partie du ciel pendant environ un mois à la fois, suivant les changements de luminosité de dizaines de milliers d’étoiles à des intervalles allant de 20 secondes à 30 minutes. Capturer les transits – des atténuations brèves et régulières des étoiles provoquées par le passage de mondes en orbite – est l’un des principaux objectifs de la mission.
« Nous avons trouvé à ce jour le monde de transit, tempéré et de la taille de la Terre le plus proche », a déclaré Masayuki Kuzuhara, professeur assistant de projet au Centre d’astrobiologie de Tokyo, qui a codirigé une équipe de recherche avec Akihiko Fukui, assistant de projet. professeur à l’Université de Tokyo. « Bien que nous ne sachions pas encore si elle possède une atmosphère, nous la considérons comme une exo-Vénus, avec une taille et une énergie similaires reçues de son étoile à celles de notre voisine planétaire du système solaire. »
L’étoile hôte, appelée Gliese 12, est une naine rouge froide située à près de 40 années-lumière dans la constellation des Poissons. L’étoile ne fait qu’environ 27 % de la taille du soleil, avec environ 60 % de la température de la surface du soleil. Le monde nouvellement découvert, nommé Gliese 12 b, orbite tous les 12,8 jours et a la taille de la Terre ou légèrement plus petite, comparable à Vénus. En supposant qu’elle n’ait pas d’atmosphère, la température de surface de la planète est estimée à environ 107 degrés Fahrenheit (42 degrés Celsius).
Dans cette séquence, la caméra démarre à proximité d’un concept artistique de Gliese 12 b, semblable à celui de Vénus, sur un fond étoilé. À mesure que la caméra recule et tourne, la planète rétrécit, les étoiles tourbillonnent et l’étoile hôte de la planète finit par apparaître. La planète passe devant la face de l’étoile, créant un transit. En traversant l’atmosphère de la planète, la lumière de l’étoile hôte est en partie absorbée, codant les empreintes chimiques des éléments constitutifs de l’atmosphère. Gliese 12 b est l’un des meilleurs candidats pour ce type d’étude. Crédit : NASA/JPL-Caltech/R. Blessé (Caltech-IPAC)
Les astronomes affirment que la taille et la masse réduites des étoiles naines rouges les rendent idéales pour trouver des planètes de la taille de la Terre. Une étoile plus petite signifie une plus grande atténuation à chaque transit, et une masse plus faible signifie qu’une planète en orbite peut produire une plus grande oscillation, connue sous le nom de « mouvement réflexe », de l’étoile. Ces effets rendent les planètes plus petites plus faciles à détecter.
Les luminosités plus faibles des étoiles naines rouges signifient également que leurs zones habitables – la gamme de distances orbitales où de l’eau liquide pourrait exister à la surface d’une planète – se situent plus près d’elles. Cela facilite la détection des planètes en transit dans les zones habitables autour des naines rouges que celles autour des étoiles émettant plus d’énergie.
La distance qui sépare Gliese 12 de la nouvelle planète ne représente que 7 % de la distance entre la Terre et le Soleil. La planète reçoit 1,6 fois plus d’énergie de son étoile que la Terre du soleil et environ 85 % de ce que Vénus expérimente.
Idem que ci-dessus mais avec une atmosphère plus ténue autour de Gliese 12 b. Crédit : NASA/JPL-Caltech/R. Blessé (Caltech-IPAC)
« Gliese 12 b représente l’une des meilleures cibles pour étudier si les planètes de la taille de la Terre en orbite autour d’étoiles froides peuvent conserver leur atmosphère, une étape cruciale pour faire progresser notre compréhension de l’habitabilité des planètes de notre galaxie », a déclaré Shishir Dholakia, doctorant à l’Institut. Centre d’astrophysique de l’Université du Queensland du Sud en Australie. Il a codirigé une autre équipe de recherche avec Larissa Palethorpe, doctorante à l’Université d’Édimbourg et à l’University College de Londres.
Les deux équipes suggèrent que l’étude de Gliese 12 b pourrait aider à découvrir certains aspects de l’évolution de notre propre système solaire.
« On pense que les premières atmosphères de la Terre et de Vénus ont été détruites puis reconstituées par le dégazage volcanique et les bombardements provenant de matières résiduelles dans le système solaire », a expliqué Palethorpe. « La Terre est habitable, mais Vénus ne l’est pas en raison de sa perte totale d’eau. Comme Gliese 12 b se situe entre la Terre et Vénus en température, son atmosphère pourrait nous en apprendre beaucoup sur les voies d’habitabilité empruntées par les planètes au fur et à mesure de leur développement. »
Idem ci-dessus mais avec une version airless de Gliese 12 b. Crédit : NASA/JPL-Caltech/R. Blessé (Caltech-IPAC)
Un facteur important pour conserver une atmosphère est le caractère orageux de son étoile. Les naines rouges ont tendance à être magnétiquement actives, ce qui entraîne des éruptions de rayons X fréquentes et puissantes. Cependant, les analyses des deux équipes concluent que Gliese 12 ne présente aucun signe de comportement extrême.
Un journal dirigé par Kuzuhara et Fukui apparaît dans Les lettres du journal astrophysique. Les découvertes de Dholakia et Palethorpe ont été publiées dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society le même jour.
Lors d’un transit, la lumière de l’étoile hôte traverse n’importe quelle atmosphère. Différentes molécules de gaz absorbent différentes couleurs, de sorte que le transit fournit un ensemble d’empreintes chimiques qui peuvent être détectées par des télescopes comme Webb.
« Nous ne connaissons qu’une poignée de planètes tempérées similaires à la Terre qui sont à la fois suffisamment proches de nous et répondent à d’autres critères nécessaires à ce type d’étude, appelée spectroscopie de transmission, en utilisant les installations actuelles », a déclaré Michael McElwain, astrophysicien de recherche au Goddard de la NASA. Space Flight Center de Greenbelt, Maryland, et co-auteur de l’article de Kuzuhara et Fukui. « Pour mieux comprendre la diversité des atmosphères et les résultats évolutifs de ces planètes, nous avons besoin de plus d’exemples comme Gliese 12 b. »
TESS est une mission NASA Astrophysics Explorer gérée par la NASA Goddard et exploitée par le MIT à Cambridge, Massachusetts. Les autres partenaires incluent Northrop Grumman, basé à Falls Church, en Virginie ; le centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie ; le Centre d’Astrophysique | Harvard et Smithsonian à Cambridge, Massachusetts ; le laboratoire Lincoln du MIT ; et le Space Telescope Science Institute de Baltimore. Plus d’une douzaine d’universités, d’instituts de recherche et d’observatoires dans le monde participent à la mission.
Plus d’information:
Masayuki Kuzuhara et al, Gliese 12 b : Une planète tempérée de la taille de la Terre à 12 pc, idéale pour la spectroscopie de transmission atmosphérique, Les lettres du journal astrophysique (2024). DOI : 10.3847/2041-8213/ad3642
Shishir Dholakia et al, Gliese 12 b, Une planète tempérée de la taille de la Terre à 12 Parsecs découverte avec TESS et CHEOPS, (2024). DOI : 10.1093/mnras/stae1152