Au cours de la recherche de planètes extra-solaires, des découvertes très intéressantes ont été faites. Certains d'entre eux se sont même produits dans notre propre quartier galactique. Il y a tout juste deux ans, les astronomes des campagnes Red Dots et CARMENES ont annoncé la découverte de Proxima b, une planète rocheuse qui orbite dans la zone habitable de notre voisin stellaire le plus proche - Proxima Centauri.
Ce monde rocheux, qui peut être habitable, reste l'exoplanète la plus proche jamais découverte de notre système solaire. Il y a quelques jours (le 14 novembre), Red Dots et CARMENES ont annoncé une autre découverte: une planète rocheuse en orbite autour de l'étoile de Barnard, à seulement 6 années-lumière de la Terre. Cette planète, l'étoile b de Barnard, est maintenant la deuxième exoplanète la plus proche de notre système solaire, et la planète la plus proche en orbite autour d'une seule étoile.
La découverte a été annoncée dans un article récemment paru dans la revue scientifique La nature, intitulé "Une planète super-Terre candidate en orbite près de la ligne de neige de l'étoile de Barnard". Selon leur étude, la campagne d'observation internationale s'est appuyée sur les données d'un éventail mondial de télescopes qui cherchaient des signes de décalage Doppler par rapport à l'étoile de Barnard (alias la méthode de la vitesse radiale).
Nommée d'après l'astronome américain Edward Emerson Barnard, l'étoile de Barnard est une étoile de type M (naine rouge) de faible masse et de faible luminosité, et est l'étoile unique la plus proche du Soleil. Malgré son âge (7 à 12 milliards d'années) et son faible niveau d'activité, cette étoile a le mouvement apparent le plus rapide de toutes les étoiles dans le ciel nocturne. Depuis 1997, plusieurs instruments ont mesuré le mouvement de va-et-vient de cette étoile (aka. Vitesse radiale) pour déterminer si elle avait des planètes en orbite.
En 2015, l'analyse de toutes les données collectées indiquait que le mouvement de l'étoile pouvait être provoqué par une planète avec une période orbitale d'environ 230 jours. Ces données comprenaient les spectres obtenus par le chercheur de planètes à grande vitesse radiale haute précision (HARPS) et le spectrographe à ultraviolets et à échelle visuelle (UVES) de l'ESO et le spectromètre à haute résolution (HIRES) de l'observatoire de Keck.
Pour le confirmer, les campagnes Red Dots et CARMENES ont effectué des mesures supplémentaires de la vitesse radiale de l’étoile. Comme Ignasi Ribas, directeur de l'Observatoire astronomique Monstec et auteur principal de l'étude de l'équipe, l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de l'ESO:
«Pour l'analyse, nous avons utilisé des observations de sept instruments différents, couvrant une période de 20 ans, ce qui en fait l'un des ensembles de données les plus vastes et les plus complets jamais utilisés pour des études précises de vitesse radiale. La combinaison de toutes les données a conduit à un total de 771 mesures. »
«HARPS a joué un rôle essentiel dans ce projet. Nous avons combiné les données d'archives d'autres équipes avec de nouvelles mesures chevauchantes de l'étoile de Barnard provenant de différentes installations », a ajouté Guillem Anglada Escudé, chercheur à l'Université Queen Mary de Londres et co-scientifique principal de l'équipe de découverte. «La combinaison d'instruments a été essentielle pour nous permettre de recouper nos résultats.»
Selon leurs données, l'étoile b de Barnard est susceptible d'être une «super-Terre» (ayant une masse au moins 3,2 fois celle de la Terre). Ils ont également déterminé qu'elle orbite autour de son étoile avec une période de 233 jours et à une distance de 0,4 UA (0,4 fois la distance entre la Terre et le Soleil). Malgré cette orbite relativement proche, la faible masse et luminosité de l'étoile de Barnard signifie que la planète ne reçoit qu'environ 2% de l'énergie que la Terre reçoit du Soleil.
Combiné avec l'orbite de la planète, cela place l'étoile b de Barnard près de la ligne de gel du système, où des composés volatils comme l'eau, le dioxyde de carbone, l'ammoniac et le méthane se condensent en glace solide. Selon les estimations de l'équipe, la planète aurait une température de surface moyenne de -170 ° C, la rendant inhospitalière à la vie telle que nous la connaissons.
Ce n'était cependant pas une découverte inattendue. Selon les théories actuelles de la formation des planètes, la ligne de givre peut être l'endroit idéal pour que de telles planètes se forment autour d'une étoile. De plus, les astronomes pensent que les Super-Terres sont le type de planète le plus commun à se former autour d'étoiles de faible masse comme l'étoile de Barnard. Ces théories ajoutent de la crédibilité à la récente découverte.
"Après une analyse très approfondie, nous sommes convaincus à 99% que la planète est là", a déclaré Ribas. "Cependant, nous continuerons d'observer cette étoile en mouvement rapide pour exclure les variations naturelles possibles, mais improbables, de la luminosité stellaire qui pourraient se faire passer pour une planète."
Dans toutes les tentatives précédentes, les astronomes n’ont pas réussi à détecter les planètes autour de Barnard Star en utilisant la méthode de la vitesse radiale. Finalement, ce n'est qu'en combinant les mesures de plusieurs instruments de haute précision du monde entier que cette découverte a été possible. Comme l'a expliqué Ribas:
«Nous avons utilisé des observations de sept instruments différents, couvrant 20 ans de mesures, ce qui en fait l'un des ensembles de données les plus vastes et les plus complets jamais utilisés pour des études précises de vitesse radiale. La combinaison de toutes les données a conduit à un total de 771 mesures - une énorme quantité d'informations! »
Cette découverte a également été une réussite retentissante en raison de la nature de la planète découverte. Alors que les instruments utilisés ont pu mesurer les changements de vitesse dans une étoile avec une précision incroyable dans le passé, c'est la première fois que la méthode de vitesse radiale est utilisée pour détecter une super-Terre sur une si grande orbite autour de son étoile. .
«Nous avons tous travaillé très dur sur cette percée», a conclu Anglada-Escudé. «Cette découverte est le résultat d'une large collaboration organisée dans le cadre du projet Red Dots, qui comprenait des contributions d'équipes du monde entier. Des observations de suivi sont déjà en cours dans différents observatoires du monde entier. »
En plus de valider les instruments sophistiqués impliqués, cette découverte est une autre démonstration de l'efficacité du partage de données et des collaborations entre les instituts scientifiques du monde entier. Enfin, mais non des moindres, cette dernière découverte à proximité de notre système solaire encouragera certainement des levés similaires d'étoiles proches.
Comme Cristina Rodríguez-López, chercheur à l'Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, CSIC) et co-auteur de l'article, a indiqué dans un récent communiqué de presse Red Dots:
"Cette découverte signifie un coup de pouce pour continuer à rechercher des exoplanètes autour de nos voisins stellaires les plus proches, dans l'espoir que nous finirons par trouver celui qui a les bonnes conditions pour accueillir la vie".
Et bien que cette planète proche ne soit pas idéale pour la vie (comme nous la connaissons), sa taille et son orbite en font un excellent candidat pour l'imagerie directe à l'aide des instruments de nouvelle génération. En plus de missions comme celle de la NASA Télescope spatial James Webb (JWST) et Télescope infrarouge à champ large (WFIRST) - qui devraient être lancées respectivement en 2021 et au milieu des années 2020 - la planète pourrait également être observée directement par des missions comme celle de l’ESA. Gaia vaisseau spatial.
Tout comme Proxima b et de nombreuses autres exoplanètes à proximité, nous pouvons nous attendre à en savoir plus sur Barnard’s Star b dans les années à venir. Et n'oubliez pas de consulter cet ESOcast qui discute de cette dernière découverte et de son importance:
