Des astronomes européens ont découvert une planète dont la masse est proche de celle de la Terre, en orbite autour d'une étoile dans le système Alpha du Centaure - le système le plus proche de la Terre. Il s'agit également de l'exoplanète la plus légère jamais découverte autour d'une étoile comparable au Soleil. La planète a été détectée avec l'instrument HARPS sur le télescope de 3,6 mètres à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. Le résultat est publié dans la revue Nature du 17 octobre 2012.
Cette vue d'artiste montre la planète en orbite autour de l'étoile Alpha du Centaure B,
un membre du système d'étoiles triple le plus proche de la Terre.
Alpha du Centaure B est l'objet le plus brillant dans le ciel et l'autre objet éblouissant est Alpha du Centaure A.
Notre propre Soleil est visible en haut à droite.
Le faible signal de la planète a été détecté par le spectrographe HARPS
sur le télescope de 3.6 mètres de l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili.
Crédit: ESO/L. Calçada/N. Risinger (skysurvey.org)
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Alpha Centauri est l'une des étoiles les plus brillantes dans le ciel austral, et est le système stellaire le plus proche de notre système solaire - à seulement 4,3 années-lumière. Il s'agit en fait d'une étoile triple - un système composé de deux étoiles très similaires au Soleil en orbite l'une autour de l'autre, désignées Alpha Cen A et B, et d'une composante rouge plus lointaine et plus faible connue sous le nom de Proxima Centauri. Depuis le 19e siècle, les astronomes supposent que des exoplanètes sont en orbite autour de ces corps, l'endroit le plus proche pouvant héberger la vie au-delà du système solaire, mais les recherches de précision croissante n'avaient rien révélé... jusqu'à présent.
« Nos observations se sont étendues sur plus de quatre ans avec l'instrument HARPS et ont révélé un signal faible, mais réel provenant d'une planète en orbite autour d'Alpha du Centaure B. Cette planète tourne autour de son étoile en 3,2 jours, » explique Xavier Dumusque (Observatoire de Genève, Suisse et Centro de Astrofisica da Universidade do Porto, Portugal), premier auteur de l'article. « C'est une découverte extraordinaire et elle a poussé notre technique jusqu'à ses limites ! »
Cette équipe européenne a détecté la planète en mesurant la faible variation du mouvement de l'étoile Alpha du Centaure B, créé par l'attraction gravitationnelle de la planète en orbite (2). L'effet est minuscule - il provoque un mouvement de l'étoile d'avant en arrière d'à peine 51 centimètres par seconde ((1,8km/heure), ce qui correspond environ à la vitesse d'un bébé marchant à quatre pattes. C'est la plus haute précision jamais atteinte en utilisant cette méthode.
Alpha du Centaure B est très comparable au Soleil, mais légèrement plus petite et moins brillante. La planète nouvellement découverte, avec une masse un peu plus importante que celle de la Terre (3), est en orbite à une distance d'environ six millions de kilomètres de l'étoile, plus proche donc que Mercure ne l'est du Soleil dans le système solaire. L'orbite de l'autre composante brillante de l'étoile double, Alpha du Centaure A, est des centaines de fois plus éloignées, mais devrait être un objet très brillant dans le ciel de la planète.
La première exoplanète autour d'une étoile comparable au Soleil a été découverte par la même équipe en 1995 et depuis il y a eu plus de 800 découvertes d'exoplanètes confirmées, mais la plupart sont beaucoup plus grosses que la Terre et beaucoup sont aussi grosses que Jupiter (4). Le défi auquel sont aujourd'hui confrontés les astronomes est de détecter et de caractériser une planète de masse comparable à celle de la Terre en orbite dans la zone habitable (5) autour d'une autre étoile. Les premiers pas ont maintenant été faits (6)
« Il s'agit de la première planète de masse comparable à celle de la Terre jamais détectée autour d'une étoile semblable au Soleil. Son orbite est très proche de son étoile et il doit y faire bien trop chaud pour que la vie telle que nous la connaissons s'y développe, » ajoute Stéphane Udry (Observatoire de Genève), un des coauteurs de l'article, membre de l'équipe, « mais il se pourrait bien que ce soit simplement une planète dans un système en contenant plusieurs. Nos autres résultats avec HAPRS, et les nouvelles découvertes avec Kepler montrent clairement que la majorité des planètes de faibles masses sont découvertes dans ce type de systèmes. »
« Ce résultat représente une étape majeure vers la détection d'une jumelle de la Terre dans les alentours immédiats du Soleil. Nous vivons des moments très excitants ! » Conclut Xavier Dumusque.
Notes:
(1) Les composants d'une étoile multiple sont nommés en ajoutant des lettres majuscules au nom de l'étoile. Alpha du Centaure A est le composant le plus lumineux, Alpha du Centaure B est la seconde étoile légèrement moins lumineuse et Alpha du Centaure C est l'étoile Proxima du Centaure beaucoup moins lumineuse. Proxima du Centaure est un peu plus proche de la Terre qu' A ou B et est par conséquent l'étoile officiellement la plus proche.
(2) HARPS mesure la vitesse radiale d'une étoile - sa vitesse de rapprochement ou d'éloignement de la Terre - avec une précision extraordinaire. Une planète en orbite autour d'une étoile entraîne des mouvements réguliers et périodiques de celle-ci qui s'approche et s'éloigne d'un observateur situé sur Terre. A cause de l'effet Doppler, ce changement de vitesse radiale induit un décalage du spectre de l'étoile vers des longueurs d'onde plus grandes (appelé redshift en anglais) lors de l'éloignement et un décalage vers le bleu (vers les courtes longueurs d'onde, appelé blueshift en anglais) lors du rapprochement. Ce changement infime dans la signature spectrale de l'étoile peut être mesuré avec un spectrographe de haute précision tel que HARPS et utilisé afin de déduire la présence d'une planète.
(3) En utilisant la méthode des vitesses radiales, les astronomes ne peuvent calculer qu'une estimation minimale pour la masse d'une planète, car la valeur exacte de la masse dépend aussi de l'inclinaison du plan orbital par rapport à la ligne de visée, qui reste inconnue. D'un point de vue statistique, cette masse minimale est cependant souvent proche de la masse réelle de la planète.
(4) La mission Kepler de la NASA a découvert 2300 candidats planètes en utilisant une méthode alternative - cherchant la légère diminution de la luminosité d'une étoile lorsque la planète passe devant (transit) et bloque une partie de la lumière. La majorité des candidats planètes détectée par la méthode des transits est très éloignée de la Terre. Mais, au contraire, les planètes découvertes par HARPS se situent autour d'étoiles proches du Soleil. - avec la dernière découverte qui est la plus proche à ce jour. Ce qui en fait de meilleures cibles pour de nombreuses autres observations complémentaires comme la caractérisation de l'atmosphère de la planète.
(5) La zone habitable est une région étroite entourant l'étoile dans laquelle l'eau peut être présente sous sa forme liquide si les conditions sont bonnes.
(6) ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations), le spectrographe échelle pour des exoplanètes rocheuses et des observations spectroscopiques stables, doit être installé sur le VLT de l'ESO. Actuellement en phase d'étude de conception préliminaire, il est prévu qu'il commence à fonctionner en 2016. ESPRESSO atteindra une précision de vitesse radiale meilleure que 0,35 km/h. En comparaison, la Terre génère une vitesse radiale de 0,32 km/h sur le Soleil. Cette résolution devrait ainsi permettre à ESPRESSO de découvrir des planètes de masse proche de celle de la Terre dans la zone habitable des étoiles de faible masse. Le consortium ESPRESSO est piloté par des membres de l'équipe responsable de l'actuelle découverte.
(entendu lors d'une conf sur le sujet a Toulouse)
