Première découverte d'une petite exoplanète rocheuse (vidéos)

Une équipe d'astronomes a utilisé le Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral (le VLT de l'ESO) au Chili pour apporter un nouvel éclairage sur les planètes autour d'une étoile proche, L 98-59, qui ressemblent à celles du système solaire interne. Parmi les découvertes, on trouve une planète ayant la moitié de la masse de Vénus - l'exoplanète la plus légère jamais mesurée à l'aide de la technique de la vitesse radiale - un monde océanique et une possible planète dans la zone habitable.


"La planète située dans la zone habitable peut avoir une atmosphère qui pourrait protéger et favoriser la vie", déclare María Rosa Zapatero Osorio, astronome au Centre d'astrobiologie de Madrid, en Espagne, et l'un des auteurs de l'étude publiée aujourd'hui dans Astronomy & Astrophysics.

Ces résultats constituent une étape importante dans la recherche de la vie sur des planètes de taille terrestre en dehors du système solaire. La détection de biosignatures sur une exoplanète dépend de la capacité à étudier son atmosphère, mais les télescopes actuels ne sont pas assez grands pour atteindre la résolution nécessaire à cette fin pour les petites planètes rocheuses. Le système planétaire nouvellement étudié, appelé L 98-59 d'après son étoile, est donc une cible captivante pour l'observation de l'atmosphère des exoplanètes dans le futur. Il est en orbite autour d'une étoile située à seulement 35 années-lumière et l'on sait maintenant qu'il abrite des planètes rocheuses, comme la Terre ou Vénus, qui sont suffisamment proches de l'étoile pour être chaudes.

Grâce à la contribution du VLT de l'ESO, l'équipe a pu déterminer que trois de ces planètes pourraient contenir de l'eau ou en avoir dans leur atmosphère. Les deux planètes les plus proches de l'étoile dans le système L 98-59 sont probablement sèches, mais pourraient contenir de petites quantités d'eau, tandis que jusqu'à 30 % de la masse de la troisième planète pourrait être constituée d'eau, ce qui en ferait un monde océanique.

En outre, l'équipe a trouvé des exoplanètes "cachées" qui n'avaient pas été repérées auparavant dans ce système planétaire. Ils ont découvert une quatrième planète et soupçonnent la présence d'une cinquième, dans une zone située à la bonne distance de l'étoile pour que de l'eau liquide existe à sa surface. "Nous avons des indices de la présence d'une planète tellurique dans la zone habitable de ce système", explique Olivier Demangeon, chercheur à l'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço de l'Université de Porto au Portugal et auteur principal de la nouvelle étude.



L'étude représente une avancée technique, car les astronomes ont pu déterminer, à l'aide de la méthode des vitesses radiales, que la planète la plus intérieure du système a tout juste la moitié de la masse de Vénus. Cela en fait l'exoplanète la plus légère jamais mesurée à l'aide de cette technique, qui calcule l'oscillation de l'étoile causée par les minuscules tiraillements gravitationnels de ses planètes en orbite.

L'équipe a utilisé l'instrument ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) sur le VLT de l'ESO pour étudier L 98-59. "Sans la précision et la stabilité fournies par ESPRESSO, cette mesure n'aurait pas été possible", déclare María Rosa Zapatero Osorio. "C'est un pas en avant dans notre capacité à mesurer les masses des plus petites planètes au-delà du système solaire".

Les astronomes ont repéré pour la première fois trois des planètes de L 98-59 en 2019, grâce au satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA. Ce satellite utilise une technique appelée la méthode des transits pour trouver les planètes et mesurer leur taille (la méthode des transit étudie le déclin de la lumière provenant de l'étoile causé par le passage d'une planète devant celle-ci pour déduire les propriétés de la planète). Cependant, ce n'est qu'avec l'ajout des mesures de vitesse radiale effectuées avec ESPRESSO et son prédécesseur, l'instrument HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) au télescope de 3,6 mètres de l'observatoire de La Silla de l'ESO, qu'Olivier Demangeon et son équipe ont pu trouver des planètes supplémentaires et mesurer les masses et les rayons des trois premières. "Si nous voulons savoir de quoi est faite une planète, le minimum dont nous avons besoin est sa masse et son rayon", explique Olivier Demangeon.

L'équipe espère poursuivre l'étude du système avec le futur James Webb Space Telescope (JWST) de la NASA/ESA/CSA. L'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO, en construction dans le désert chilien d'Atacama et qui devrait commencer ses observations en 2027, sera également idéal pour étudier ces planètes. "L'instrument HIRES sur l'ELT pourrait avoir la puissance nécessaire pour étudier les atmosphères de certaines des planètes du système L 98-59, complétant ainsi le JWST depuis le sol", explique Maria Rosa Zapatero Osorio.

"Ce système est précurseur de ce qui est à venir", ajoute Olivier Demangeon. "En tant que société, nous courons après les planètes terrestres depuis la naissance de l'astronomie et nous nous rapprochons enfin de plus en plus de la détection d'une planète terrestre dans la zone habitable de son étoile, dont nous pourrions étudier l'atmosphère."

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