La planète qui se prend pour une comète

Ciel Des astronomes genevois ont misau jour un immense nuage de gaz autour d’une exoplanète

Cette découverte attise la recherche sur les atmosphères des planètes extrasolaires et la traque de vie dans l’Univers

La trouvaille a tout d’une fable de La Fontaine au décor cosmique, celle d’une planète lointaine qui se prend pour une comète. Et ceux qui narrent cette histoire sont des astrophysiciens de l’Observatoire de l’Université de Genève, du pôle de recherche national «PlanetS» , qui ont collaboré avec des collègues français, anglais et américains. Dans le sillage d’un corps de la taille de Neptune gravitant autour d’une étoile au doux nom de Gliese436, ils ont mis au jour un gigantesque nuage d’hydrogène ressemblant à la chevelure d’un astre vagabond. Cette découverte, décrite ce jeudi dans la prestigieuse revue Nature , s’inscrit dans un champ de recherche en pleine explosion, qui vise à traquer puis caractériser non plus les planètes orbitant autour d’autres étoiles que notre Soleil, ou exoplanètes – on en recense 1932 à ce jour –, mais leur atmosphère. Avec en point de mire, toujours, l’espoir d’y détecter la signature d’une vie extraterrestre.

Située à 33,5 années-lumière du système solaire, dans la constellation du Lion, l’étoile Gliese436, une naine rouge, est accompagnée par au moins une exoplanète, GJ436b, repérée en 2004 déjà par une équipe américaine. L’héroïne de cette épopée stellaire n’est donc pas une inconnue pour les scientifiques. Mais jusque-là, en l’étudiant dans le domaine visible du spectre lumineux, ils n’avaient devant eux qu’un objet gros comme quatre fois la Terre. En pointant sur elle Hubble, l’image révélée fut tout autre.

Le célébrissime télescope spatial américano-européen est en effet équipé pour observer dans le domaine ultraviolet (UV). Or, lorsque GJ436b passe devant son étoile, les rayons UV de cette dernière sont bloqués par l’atmosphère de l’exoplanète. Les scientifiques s’attendaient donc à voir une diminution des rayons UV observés lors du transit de l’astre rocheux devant son compagnon stellaire.

«Mais les résultats de nos mesures ont dépassé nos espoirs, s’exclame David Ehrenreich, premier auteur de ces travaux. L’évaporation de l’atmosphère de l’exoplanète est spectaculaire, formant une queue de gaz énorme que le rayonnement de l’étoile ne parvient pas à souffler et à dissiper, si bien que ce nuage d’hydrogène reste très visible.»

Cette découverte d’un phénomène «observé pour la première fois avec une telle ampleur» est riche en enseignements et fait avancer l’astrophysique dans plusieurs domaines. D’abord, elle pourrait expliquer la formation de ces corps célestes très particuliers appelés «super-Terres» chaudes et rocheuses. Autrement dit des exoplanètes solides tournant très près de leur étoile et ayant une température de surface très élevée. Celles-ci pourraient avoir été des planètes géantes gazeuses (comme Neptune) orbitant autour d’une étoile très lumineuse qui aurait petit à petit soufflé leur atmosphère, finissant par laisser à nu leur cœur rocheux. De quoi clarifier un pan du tableau très hétéroclite des différents types d’exoplanètes mises au jour jusque-là.

Ensuite, ces travaux permettront peut-être de résoudre un mystère lancinant concernant… la Terre: pourquoi l’hydrogène qui abondait dans notre atmosphère il y a plus de 4 milliards d’années en a-t-il disparu? Notre planète bleue pourrait bien avoir subi un premier processus d’évaporation de l’hydrogène similaire à celui de GJ436b, sous l’effet de notre Soleil. De plus, ces recherches renseignent sur l’avenir possible de la Terre: dans quelques milliards d’années, l’astre de nos jours deviendra une géante rouge et soufflera toute l’atmosphère terrestre, rendant toute vie illusoire ici-bas.

Enfin, surtout, cette étude élargit les perspectives de l’étude des atmosphères exoplanétaires. Dans ce domaine en plein boom, les études pleuvent comme des étoiles filantes une nuit de mi-août. La dernière en date, le 12 juin, indique que Hubble a découvert une stratosphère (l’une des couches primaires de l’atmosphère terrestre) sur WASP-33b. De quoi mieux étudier la composition et la formation de cette grosse planète située à 378 années-lumière.

Dans cette nouvelle course à la connaissance spatiale, l’Université de Genève et le pôle «PlanetS» jouent les premiers rôles. Le 13 avril dernier, le doctorant Aurélien Wyttenbach a publié la description d’une prouesse: mesurer les conditions atmosphériques infernales régnant sur l’exoplanète HD1899733b, où soufflent des vents à plus de 1000 km/h et où il fait 3000 °C. Il y est parvenu en exploitant à ses limites un des instruments phares de la discipline, le spectromètre suisse HARPS installé à La Silla, au Chili. Ce dernier permet de repérer, dans la lumière qui traverse l’atmosphère d’une planète lointaine, la présence de certains éléments chimiques caractéristiques, tel le sodium. «La prouesse réside dans le fait d’avoir réalisé ces mesures avec un instrument au sol», dit Stéphane Udry, directeur de l’Observatoire de Genève. L’idée est désormais de paver la voie pour faire les mêmes observations mais bien plus précisément avec les futurs télescopes spatiaux en construction, comme Espresso, fabriqué à Genève, ou le gargantuesque Extremely Large Telescope et son miroir de 40 m de diamètre, qui doit être érigé au Chili ces prochaines années.

L’ambition ultime, derrière toutes ces recherches, est de détecter des traces d’une vie extraterrestre, ne serait-ce que microbienne. Voire d’une civilisation avancée! C’est ce qu’imaginent des chercheurs du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Leur idée: traquer, à l’aide du James Webb Space Telescope (JWST), 10 à 100 fois plus puissant que Hubble et que la NASA doit lancer en 2018, des traces de polluants industriels dans l’atmosphère d’une exoplanète, signe de l’activité d’entités intelligentes, encore vivantes ou disparues depuis des milliers d’années.

Parmi ces traces, les fameux CFC (chlorofluorocarbures), ces gaz qui détruisent la couche d’ozone et restent très longtemps dans l’air. Or, selon les calculs des scientifiques, le JWST devrait être capable de détecter deux types de ces gaz – ceci pour autant que leur quantité atmosphérique soit dix fois plus importante que sur Terre, et que l’étoile autour de laquelle tourne l’exoplanète ciblée soit une naine blanche, soit un soleil en toute fin de vie… «Mais une population avancée pourrait avoir décidé de polluer énormément pour réchauffer une planète autrement trop froide», justifient déjà les chercheurs. «Les gens voient souvent les extraterrestres comme des «petits hommes verts», mais les représentants d’une telle civilisation ne devraient pas être colorés ainsi, tant ils ne seraient pas respectueux de l’environnement», conclut l’un d’eux, Avi Loeb.

Mais cela, c’est la morale d’une autre histoire.

«Les résultats de nos mesures ont dépassé nos espoirs face à un phénomène d’une ampleur inédite»