Communiqué de presse

Découverte d’une planète dans la zone habitable de l’étoile la plus proche

La campagne Pale Red Hot révèle l’existence d’une planète de masse comparable à la Terre en orbite autour de Proxima Centauri

24 août 2016

Grâce à des télescopes de l’ESO et divers autres instruments, les astronomes ont mis en évidence les preuves de l’existence d’une planète en orbite autour de l’étoile la plus proche de la Terre, Proxima du Centaure. Longtemps recherchée, cette terre, baptisée Proxima b, effectue chaque 11 jours une révolution complète autour de son étoile hôte, dont la couleur rouge témoigne de la faible température de surface. Cette planète rocheuse est dotée d’une masse légèrement supérieure à celle de notre Terre et caractérisée par une température compatible avec la présence d’eau liquide en surface. Proxima b est l’exoplanète la plus proche de nous – il est également possible qu’elle constitue le lieu de vie le plus proche en dehors du Système Solaire. Un article détaillant cette importante découverte paraîtra dans l’édition du 25 août 2016 de la revue Nature.

A quelque quatre années-lumière du Système Solaire se situe une naine rouge baptisée, en raison de sa proximité avec la Terre, Proxima du Centaure. Cette étoile froide de la constellation du Centaure, trop faiblement lumineuse pour pouvoir être observée à l’œil nu, se trouve non loin d’une paire d’étoiles très brillantes appelée Alpha Centauri AB.

Au cours du premier semestre 2016, Proxima du Centaure a fait l’objet d’observations répétées au moyen du spectrographe HARPS qui équipe le télescope de 3,6 mètres de l’ESO à La Silla au Chili et d’un suivi simultané par d’autres télescopes répartis sur la surface de la Terre [1]. Cette campagne, baptisée Pale Red Dot, impliquait une équipe d’astronomes pilotée par Guillem Anglada de l’Université Queen Mary de Londres. Son objectif : détecter la très faible oscillation résultant de l’attraction gravitationnelle générée par une possible planète en orbite autour de cette étoile [2].

S’agissant d’un thème de recherche très populaire, l’état d’avancement de cette campagne fut partagé avec le public de la mi-janvier à la fin avril, par le biais d’un site Web dédié (Pale Red Dot) et des réseaux sociaux. Les carnets de campagne étaient accompagnés de nombreux articles de vulgarisation rédigés par des spécialistes du monde entier.

Guillem Anglada-Escudé détaille le contexte de cette étude particulière : “Les tous premiers signes de l’existence d’une possible planète datent de 2013. Toutefois, ces indices n’étaient guère convaincants. Depuis lors, nous n’avons cessé d’effectuer d’autres observations depuis le sol, grâce notamment aux instruments de l’ESO. La récente campagne baptisée Pale Red Dot s’est échelonnée sur deux années.”

Combinées à des relevés d’observations antérieures effectuées entre autres depuis les observatoires de l’ESO, les données de la campagne Pale Red Dot ont mis en évidence le signal clair d’un résultat véritablement excitant. A certaines périodes, Proxima du Centaure se déplace en direction de la Terre à une vitesse proche de 5 kilomètres par heure – ce qui équivaut au rythme normal de la marche humaine. A d’autres périodes, Proxima du Centaure s’en éloigne à la même vitesse. Ce schéma régulier de l’évolution des vitesses radiales se répète tous les 11,2 jours. L’analyse minutieuse des faibles décalages Doppler qui en résultent révèle la présence d’une planète dotée d’une masse voisine de 1,3 masse terrestre, et distante de quelque 7 millions de kilomètres de Proxima du Cantaure – ce qui ne représente que 5% de la distance Terre-Soleil [3].

Guillem Anglada-Escudé revient sur l’excitation de ces derniers mois : “Au cours des 60 nuits de la campagne Pale Red Dot, j’ai pris soin de vérifier jours après jours la cohérence du signal. Les 10 premiers signaux se sont avérés prometteurs, les 20 suivants étaient conformes aux prévisions, et au terme de 30 jours, le résultat était quasiment définitif, de sorte que nous avons commencé à rédiger l’article !”

Les naines rouges telle que Proxima du Centaure sont des étoiles actives dont certaines variations peuvent faire croire à la présence d’une planète. Afin d’exclure cette possibilité, l’équipe a attentivement surveillé les variations de luminosité de l’étoile au cours de la campagne, au moyen du télescope ASH2 installé à l’Observatoire des Explorations Célestes de San Pedro de Atacama au Chili et du réseau de télescopes de l’Observatoire de Las Cumbres. Les données de vitesse radiale acquises lorsque l’étoile s’activait furent exclues de l’analyse finale.

Proxima b se situe à bien plus grande proximité de son étoile que la planète Mercure de notre Soleil. Toutefois, cette étoile est nettement moins brillante que le Soleil. Il en résulte que Proxima b occupe bien la zone habitable qui entoure son étoile, et que la température régnant à sa surface permet d’envisager la présence d’eau liquide.

Proxima b décrit une orbite simple autour de son étoile. Toutefois, les conditions régnant à sa surface peuvent être grandement perturbées par les rayonnements ultraviolet et X en provenance de l’étoile – l’intensité de ces rayonnements étant nettement supérieure à celle du rayonnement que la Terre reçoit du Soleil [4].

Cette découverte augure d’observations approfondies, tant au moyen des instruments actuels [5] qu’à l’aide de la prochaine génération de télescopes géants tel le télescope géant européen (E-ELT). Proxima b constituera une cible de choix pour la recherche de vie ailleurs dans l’Univers. En outre, le système Alpha Centauri s’inscrit dans le cadre du projet StarShot, qui ambitionne de conduire l’humanité vers un autre système solaire.

Guillem Anglada-Escudé de conclure : « De nombreuses exoplanètes ont d’ores et déjà été détectées, un plus grand nombre encore sera découvert, mais parvenir à dénicher une Terre semblable à la nôtre, la plus proche qui soit qui plus est, a constitué l’expérience de notre vie à tous. Cette découverte est le fruit de la contribution, des efforts, de nombreuses personnes. Ce résultat leur rend hommage. La recherche de formes de vie sur Proxima b vient ensuite ... »

Notes

[1] Outre les données de la récente campagne Pale Red Dot, l’article intègre les contributions des scientifiques qui ont observé Proxima du Centaure des années durant. Parmi ces scientifiques figurent les membres du programme original UVES/ESO M-dwarf (Martin Kürster et Michael Endl) ainsi que les pionniers de la chasse aux exoplanètes tel  R. Paul Butler. Les résultats des observations publiques de l’équipe  HARPS/Genève figurent également au sein de l’article.

[2] L’appellation Pale Red Dot fait écho à la dénomination attribuée par Carl Sagan à notre Terre :  pale blue dot (point bleu pâle). Proxima du Centaure étant une étoile de type naine rouge, sa planète baigne au sein d’une pâle lueur de couleur rouge.

[3] Le type de détection dont cet article se fait l’écho est techniquement possible depuis une dizaine d’années. En réalité, des signaux d’amplitude plus faible ont été détectés antérieurement. Mais les étoiles ne se résument pas à des sphères de gaz aux contours bien délimités et Proxima du Centaure est une étoile active. La détection avec certitude de Proxima b repose sur le suivi préalable des variations de luminosité de l’étoile au moyen de télescopes photométriques et la compréhension détaillée de ces variations de luminosité à des échelles de temps s’étendant de la minute à la dizaine d’années.

[4] La possibilité que ce type de planète renferme de l’eau liquide et abrite la vie telle que nous la connaissons sur Terre fait actuellement l’objet de débats intenses mais principalement théoriques. Les principaux contre-arguments s’appuient sur la très grande proximité de cette planète et de son étoile. L’attraction gravitationnelle qui en résulte restreint probablement l’ensoleillement de la planète à une seule et même face. En outre, l’intensité des rayonnements ultraviolet et X émis par l’étoile, en particulier durant son premier milliard d’années d’existence, contribue sans doute à la lente évaporation de l’atmosphère planétaire, et peut-être aussi à une plus grand complexité chimique. Aucun de ces contre-arguments ne mène toutefois à une conclusion définitive. Seules l’acquisition de données d’observation directe et la caractérisation de l’atmosphère planétaire permettront de trancher. Un semblable raisonnement s’applique aux planètes récemment détectées autour de TRAPPIST-1.

[5] Certaines des méthodes utilisées pour étudier l’atmosphère d’une planète reposent sur le transit de la planète devant son étoile, la lumière de l’étoile traversant alors l’atmosphère planétaire avant d’arriver sur Terre. A l’heure actuelle, rien ne prouve que Proxima b passe devant le disque de son étoile hôte vue depuis la Terre. Les chances qu’un tel événement se produise semblent même particulièrement minces. De nouvelles observations permettant de confirmer ou infirmer cette hypothèse sont toutefois en cours.

Plus d'informations

Ce travail de recherche fait l’objet d’un article intitulé “A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri”, par G. Anglada-Escudé et al.,à paraître dans l’édition du 25 août 2016 de la revue Nature.

L’équipe se compose de Guillem Anglada-Escudé (Université Queen Mary de Londres, Londres, Royaume-Uni), Pedro J. Amado (Institut d’Astrophysique d’Andalousie - CSIC, Grenade, Espagne), John Barnes (Université Ouverte, Milton Keynes, Royaume-Uni), Zaira M. Berdiñas (Institut d’Astrophysique d’Andalousie - CSIC, Grenade, Espagne), R. Paul Butler (Institut Carnegie de Washington, Département du Magnétisme Terrestre, Washington, Etats-Unis), Gavin A. L. Coleman (Université Queen Mary de Londres, Londres, Royaume-Uni), Ignacio de la Cueva (Astroimagerie, Ibiza, Espagne), Stefan Dreizler (Institut d’Astrophysique, Université Georg-August de Göttingen, Göttingen, Allemagne), Michael Endl (Université du Texas à Austin et Observatoire McDonald, Austin, Texas, Etats-Unis), Benjamin Giesers (Institut d’Astrophysique, Université Georg-August de Göttingen, Göttingen, Allemagne), Sandra V. Jeffers (Institut d’Astrophysique, Université Georg-August de Göttingen, Göttingen, Allemagne), James S. Jenkins (Université du Chili, Santiago, Chili), Hugh R. A. Jones (Université de Hertfordshire, Hatfield, Royaume-Uni), Marcin Kiraga (Observatoire de l’Université de Varsovie, Varsovie, Pologne), Martin Kürster (Institut Max-Planck d’Astronomie, Heidelberg, Allemagne), María J. López-González (Institut d’Astrophysique d’Andalousie - CSIC, Grenade, Espagne), Christopher J. Marvin (Institut d’Astrophysique, Université Georg-August de Göttingen, Göttingen, Allemagne), Nicolás Morales (Institut d’Astrophysique d’Andalousie - CSIC, Grenada, Espagne), Julien Morin (Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université de Montpellier & CNRS, Montpellier, France), Richard P. Nelson (Université Queen Mary de Londres, Londres, Royaume-Uni), José L. Ortiz (Institut d’Astrophysique d’Andalousie - CSIC, Grenade, Espagne), Aviv Ofir (Institut Weizmann de Science, Rehovot, Israel), Sijme-Jan Paardekooper (Université Queen Mary de Londres, Londres, Royaume-Uni), Ansgar Reiners (Institut d’Astrophysique, Université Georg-August de Göttingen, Göttingen, Allemagne), Eloy Rodriguez (Institut d’Astrophysique d’Andalousie - CSIC, Grenade, Espagne), Cristina Rodriguez-Lopez (Institut d’Astrophysique d’Andalousie - CSIC, Grenade, Espagne), Luis F. Sarmiento (Institut d’Astrophysique, Université Georg-August de Göttingen, Göttingen, Allemagne), John P. Strachan (Université Queen Mary de Londres, Londres, Royaume--Uni), Yiannis Tsapras (Institut Astronomique Rechen, Heidelberg, Allemagne), Mikko Tuomi (Université de Hertfordshire, Hatfield, Royaume-Uni) et Mathias Zechmeister (Institut d’Astrophysique, Université Georg-August de Göttingen, Göttingen, Allemagne).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

Liens

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1629.