Le plus récent chasseur de planète de la NASA a probablement trouvé sa première planète et, quelques jours plus tard, sa seconde. Les astronomes attendent une confirmation indépendante de la part des autres télescopes, mais une foule de nouvelles planètes pourrait arriver grâce à une liste de candidats très sérieuse et pesante - un tir impressionnant pour un télescope spatial qui a pris sa première image scientifique il y a moins de deux mois.
Le satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) a été lancé en avril dernier et a passé quelques mois à voler jusqu'à son orbite finale. Il se déplaçait en boucle aussi loin que la lune, puis revenait pour transmettre des données à la Terre. Dans cette optique, TESS réalisera une étude de deux ans pour scanner environ 85% du ciel. L’observatoire en orbite devrait repérer des milliers d’exoplanètes autour des étoiles les plus proches et les plus brillantes, ce qui en fait des candidats parfaits pour des études ultérieures avec de plus grands télescopes.
Les deux premières planètes découvertes par TESS sont en effet des mondes étranges. L'un ressemble à un Neptune miniature, mais se situe beaucoup plus près de son étoile, le rendant ainsi plus chaud et plus volatile que la grande planète bleue de notre système solaire. L’autre est un monde de la taille de la Terre, pris dans une étreinte si étroite qu’il termine une orbite en seulement 11 heures, rendant les conditions de la surface particulièrement infernales.
Mais parmi les milliers d’exoplanètes révélées par TESS, les scientifiques ne s’intéressent en premier lieu qu’à une fraction de 1%. Natalia Guerrero, directrice adjointe des objets d’intérêt (TOI) au MIT chez TESS, a déclaré que le vaisseau spatial était à la recherche de près de 50 planètes, chacune moins de quatre fois le rayon de la Terre et dans la zone habitable de leur étoile. *
"Nous espérons trouver plus que cela, mais c'est ce à quoi nous nous attendons", déclare Guerrero.
Le satellite d'exploration de satellite en transit (TESS) a pris cet instantané du grand nuage de Magellan (à droite) et de l'étoile brillante R Doradus (à gauche) avec un seul détecteur de l'une de ses caméras le mardi 7 août. Le cadre fait partie de une bande du ciel du sud que TESS a capturé dans son image scientifique «première lumière» dans le cadre de sa première série de collecte de données. (NASA / MIT / TESS) Tout le catalogue des exoplanètes aidera les scientifiques à mieux comprendre la répartition des planètes dans la galaxie, mais les quelques personnes que Guerrero espère trouver sont des cibles idéales pour la recherche d’un autre monde porteur de vies. Une planète de moins de quatre rayons de la Terre est probablement rocheuse, par exemple, et si elle tourne également autour de la distance correcte de son étoile (qui dépend de la taille et de la température de l'étoile), elle pourrait supporter des eaux de surface liquides. Un certain nombre d'autres facteurs déterminent si la vie peut réellement exister sur une planète, par exemple l'abondance de composés organiques, mais, étant donné ce que nous savons de la Terre, les planètes rocheuses avec de l'eau semblent être le meilleur endroit pour commencer.
De plus, la prochaine génération de grands télescopes sera en mesure d'étudier ces planètes d'une manière impossible avec les télescopes d'aujourd'hui. TESS trouve les planètes via la méthode de transit, qui recherche les creux dans la lumière des étoiles causés par une planète qui se déplace vers l'avant. Les capteurs de lumière sophistiqués du télescope spatial «peuvent détecter la quantité de lumière bloquée par un papillon de nuit lorsqu'il survole la pleine lune», a déclaré Guerrero. Par conséquent, chaque planète découverte par TESS sera celle qui passe devant notre étoile de notre point de vue, ce qui représente une opportunité de trouver des cibles pour la prochaine grande étape de la chasse à un monde semblable à la Terre: mesurer les atmosphères.
Pour déterminer la composition d'une atmosphère d'exoplanète, vous avez besoin d'un instrument appelé spectromètre, capable d'analyser la signature chimique des objets célestes. Lorsqu'une planète passe devant son étoile, une partie de la lumière stellaire traverse l'atmosphère et certaines longueurs d'onde de la lumière sont filtrées par la présence d'éléments spécifiques. Actuellement, avec quelque chose comme le télescope spatial Hubble, de telles mesures ne peuvent être prises que pour des planètes de la taille de Jupiter ou plus grandes à proximité. Mais les télescopes spatiaux géants, comme le futur télescope spatial James Webb, une monstruosité de la taille d'un court de tennis dont le lancement est prévu pour 2021, permettront d'isoler la lumière traversant l'atmosphère d'une planète plus petite pour comprendre de quoi l'air est composé. . Avec le bon télescope et les bonnes conditions, une atmosphère pourrait se révéler, et un monde dont nous savons qu'il est de la taille de la Terre pourrait véritablement devenir semblable à la Terre s'il possède une atmosphère semblable à la nôtre.
TESS recherche des planètes relativement proches, dans environ 330 années-lumière, dispersées dans les hémisphères nord et sud (le télescope spatial recherche actuellement le sud et se tournera vers le nord l'année prochaine). Cette approche ne ressemble pas à l'autre grand télescope spatial de la NASA, Kepler, qui observe le même champ d'étoiles depuis environ quatre ans. Alors que Kepler peut collecter suffisamment de lumière pour trouver des planètes éloignées de 3 000 années-lumière, la nouvelle mission d'étude avec TESS trouvera des planètes à proximité dans tous les endroits du ciel.
Abel Mendez, directeur du Laboratoire d’habitabilité planétaire de l’Université de Porto Rico à Arecibo, conserve un catalogue des planètes potentiellement habitables trouvées jusqu’à présent. À l'heure actuelle, il y a au total 55 planètes sur la liste, dont 22 de la taille de la Terre, une de la taille de Mars et 32 «super-Terre» qui sont environ deux fois plus vastes que la Terre. (Ce sont des chiffres optimistes: selon les critères les plus stricts, seules 14 planètes effectuent la coupe «habitable».)
Mendez pense que TESS donnera "des dizaines" de nouvelles exoplanètes habitables et que le télescope permettra également à son équipe d'étudier certains de ces mondes lointains. Sur la douzaine de planètes habitables connues, seules quatre se trouvent dans le champ de vision d'Arecibo. «TESS fournira beaucoup plus de cibles pour les observations de suivi effectuées par Arecibo et de nombreux autres télescopes dans le monde», a déclaré Mendez.
En plus de sonder des atmosphères lointaines, des observations ultérieures avec des télescopes du monde entier peuvent nous en apprendre énormément sur les planètes très éloignées. Prenez Pi Mensae c, par exemple, la première planète découverte par TESS. Le monde gravite autour de l'étoile Pi Mensae à environ 60 années-lumière de la route, soit 350 trillions de miles. Il termine une orbite en seulement 6, 27 jours et a un rayon environ deux fois plus grand que la Terre - deux paramètres que TESS peut mesurer lorsque la planète passe devant son étoile hôte.
Mais TESS ne peut pas mesurer une autre donnée cruciale: la masse.
La planète Pi Mensae c a près de cinq fois la masse de la Terre. Pour calculer ce chiffre, les astronomes ont dû replonger dans les anciennes données de l'étoile. Pi Mensae, ou HD 39091, était déjà connu pour avoir une planète géante, dix fois la masse de Jupiter. Cette planète a été découverte en 2001 par l'Anglo-Australian Planet Search (l'un des plus anciens groupes de chasseurs d'exoplanètes) via un processus appelé vitesse radiale. La méthode de la vitesse radiale prend en compte les perturbations dans le mouvement d'une étoile, ce qui peut indiquer qu'une planète tire sur l'étoile avec sa gravité. Cette technique est principalement utile pour trouver d’énormes planètes, mais une fois celle-ci découverte, vous pouvez utiliser des mesures de vitesse radiale pour calculer la masse.
«Bien que le signal de la [nouvelle] planète soit clairement présent dans les données existantes, il n’est pas très grand car la planète est si petite», déclare Jennifer Burt, stagiaire postdoctorale Torres à l’Institut Kavli de MIT pour l’astrophysique et la recherche spatiale. -authored le papier détaillant la première planète TESS.
Les techniciens travaillent à compléter le télescope spatial TESS avant son lancement. (NASA) Après avoir déterminé la masse de Pi Mensae c, les astronomes ont compris que la planète ressemblait probablement davantage à une très petite variante de Neptune qu’à une très grande variante de la Terre. Mais quelques jours après avoir annoncé leur première planète, l'équipe TESS en avait déjà trouvé une seconde, et c'est vraiment étrange.
La planète gravite autour de l'étoile LHS 3844, une petite étoile cool appelée naine rouge. Ces petites étoiles fraîches représentent le type d'étoile le plus abondant dans l'univers. De nombreuses naines rouges ont des planètes en orbite en quelques jours à peine, mais la planète récemment découverte autour de LHS 3844 complète son orbite en seulement 11 heures. Une semaine sur Terre représente 15 «années» sur cette planète, ce qui la place dans une petite classe de planètes à très courte période.
Au début, les découvertes de TESS seront biaisées en faveur de ce type de planètes - des transits répétés à travers l'étoile signifient qu'elles sont plus faciles à détecter. Avec des dizaines de candidats forts encore sur la liste TESS pour ce secteur, de nombreuses découvertes pourraient se produire au coin de la rue. De telles planètes collatérales s’accumuleront pendant la mission en attendant de découvrir plus de mondes semblables à la Terre qui gravitent autour de leurs étoiles dans quelques centaines de jours.
Mais comme le souligne Burt, même les planètes inhospitalières dépeignent une brillante histoire du ciel nocturne. L'étoile Pi Mensae, qui a maintenant deux planètes connues, est suffisamment brillante pour être vue à l'œil nu. Lorsque la mission initiale de TESS, d'une durée de deux ans, sera terminée - et l'équipe planifie déjà une extension de mission - nous devrions bien comprendre quelles étoiles proches ont un monde en orbite.
«Lorsque TESS aura terminé sa mission, vous devriez être en mesure de vous promener dans votre arrière-cour, de pointer du doigt une étoile et de savoir qu'il y a des planètes autour de celle-ci», déclare Burt. Une de ces planètes ressemblera peut-être même un peu à la nôtre.
* Note de la rédaction, 28 septembre 2018: une version précédente de cet article indiquait à tort que l'équipe TESS espérait trouver environ 50 planètes dans la zone habitable avec moins de quatre fois la masse de la Terre, alors qu'en réalité quatre fois le rayon de la Terre. L'histoire a été modifiée pour corriger ce fait.
