Découverte d'une Nouvelle Exoplanète: Gliese 12 b
Grâce aux observations de TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA et de nombreuses autres installations, deux équipes internationales d'astronomes ont découvert une planète de taille intermédiaire entre la Terre et Vénus, située à seulement 40 années-lumière. Plusieurs facteurs en font une candidate idéale pour des études plus approfondies utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA.
TESS et la Recherche de Planètes
TESS observe une vaste portion du ciel pendant environ un mois à la fois, suivant les variations de luminosité de dizaines de milliers d'étoiles à des intervalles allant de 20 secondes à 30 minutes. La capture de transits, c'est-à-dire les brefs assombrissements réguliers des étoiles causés par le passage de mondes en orbite, est l'un des principaux objectifs de la mission.
«Nous avons trouvé le monde transitoire, tempéré, de taille terrestre le plus proche à ce jour,» a déclaré Masayuki Kuzuhara, professeur assistant au Centre d'Astrobiologie de Tokyo, qui a co-dirigé une équipe de recherche avec Akihiko Fukui, professeur assistant 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 reçue de son étoile similaires à notre voisine planétaire dans le système solaire.»
La Planète Gliese 12 b
L'étoile hôte, appelée Gliese 12, est une naine rouge froide située à presque 40 années-lumière dans la constellation des Poissons. L'étoile ne représente qu'environ 27% de la taille du soleil, avec environ 60% de la température de surface du soleil. Le monde nouvellement découvert, nommé Gliese 12 b, orbite tous les 12,8 jours et est de la taille de la Terre ou légèrement plus petite, comparable à Vénus. En supposant qu'elle n'a pas d'atmosphère, la température de surface de la planète est estimée à environ 42 degrés Celsius (107 degrés Fahrenheit).
Attractivité pour l'Étude de l'Atmosphère
Les astronomes estiment que les petites tailles et masses des étoiles naines rouges les rendent idéales pour trouver des planètes de taille terrestre. Une étoile plus petite signifie un assombrissement plus important pour chaque transit, et une masse plus faible signifie qu'une planète en orbite peut produire un plus grand vacillement, connu sous le nom de «mouvement réflexe», de l'étoile. Ces effets rendent les petites planètes plus faciles à détecter.
Les faibles luminosités des étoiles naines rouges signifient également que leurs zones habitables - la gamme de distances orbitales où 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 par rapport à celles autour des étoiles émettant plus d'énergie.
La distance séparant Gliese 12 et la nouvelle planète n'est que de 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 ne reçoit du soleil et environ 85% de ce que Vénus reçoit.
Perspectives d'Étude avec James Webb
«Gliese 12 b représente l'une des meilleures cibles pour étudier si les planètes de taille terrestre en orbite autour d'étoiles froides peuvent conserver leurs atmosphères, une étape cruciale pour avancer notre compréhension de l'habitabilité sur les planètes de notre galaxie,» a déclaré Shishir Dholakia, doctorant au Centre d'Astrophysique de l'Université du Queensland du Sud en Australie, qui a co-dirigé une autre équipe de recherche avec Larissa Palethorpe, doctorante à l'Université d'Édimbourg et University College London.
Importance pour la Compréhension de l'Évolution Planétaire
Les deux équipes suggèrent que l'étude de Gliese 12 b pourrait aider à élucider certains aspects de l'évolution de notre propre système solaire. «On pense que les premières atmosphères de la Terre et de Vénus ont été dépouillées puis reconstituées par des dégazages volcaniques et des bombardements de matériaux résiduels 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. Étant donné que Gliese 12 b se situe entre la Terre et Vénus en termes de température, son atmosphère pourrait nous en apprendre beaucoup sur les voies d'habitabilité que prennent les planètes au fur et à mesure de leur développement.»
Un facteur important pour conserver une atmosphère est la tempête de son étoile. Les naines rouges tendent à être actives magnétiquement, résultant en des éruptions fréquentes et puissantes de rayons X. Cependant, les analyses des deux équipes concluent que Gliese 12 ne montre aucun signe de comportement extrême.
Conclusion
Un article dirigé par Kuzuhara et Fukui apparaît dans The Astrophysical Journal Letters. Les résultats de Dholakia et Palethorpe ont été publiés dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society le même jour.
Lors d'un transit, la lumière de l'étoile hôte passe à travers toute atmosphère présente. 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 soient à la fois assez proches de nous et répondent à d'autres critères nécessaires pour ce type d'étude, appelée spectroscopie de transmission, utilisant les installations actuelles,» a déclaré Michael McElwain, astrophysicien de recherche au NASA's Goddard Space Flight Center à Greenbelt, Maryland, et co-auteur de l'article de Kuzuhara et Fukui. «Pour mieux comprendre la diversité des atmosphères et les résultats évolutifs pour ces planètes, nous avons besoin de plus d'exemples comme Gliese 12 b.»
TESS est une mission de l'Explorateur d'Astrophysique de la NASA gérée par le NASA Goddard et opérée par le MIT à Cambridge, Massachusetts. Les partenaires supplémentaires incluent Northrop Grumman, basé à Falls Church, Virginie; le NASA's Ames Research Center dans la Silicon Valley en Californie; le Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian à Cambridge, Massachusetts; le Lincoln Laboratory du MIT; et le Space Telescope Science Institute à Baltimore. Plus d'une douzaine d'universités, d'instituts de recherche et d'observatoires du monde entier participent à la mission.