Astronomie

L’étoile la plus proche abrite une autre Terre

Des chercheurs de l’Observatoire de l’Université de Genève ont découvert la première exoplanète de masse vraiment similaire à la Terre. Celle-ci se trouve, de plus, au plus proche de notre planète, autour de l’une des étoiles du système Alpha du Centaure. Et si elle est trop chaude pour abriter la vie, les perspectives qu’ouvre cette découverte sont captivantes

S’ils nous entendent, ou nous regardent: bien le bonjour à nos voisins galactiques! Une équipe de l’Observatoire de l’Université de Genève vient de découvrir une planète orbitant autour d’une autre étoile de la Voie lactée. C’est la 843e exoplanète mise au jour depuis la première, en 1995, également repérée par des scientifiques genevois. Mais cet astre-là est doublement particulier.

C’est d’abord la première exoplanète à avoir une masse quasi équivalente à celle de la Terre qui tourne autour d’une autre étoile similaire à notre Soleil. Surtout, elle se trouve dans Alpha du Centaure, le système stellaire situé au plus proche de notre planète bleue! «C’est une étape symbolique», estime le professeur Stéphane Udry, directeur de l’Observatoire et coauteur de cette étude publiée aujourd’hui dans la revue Nature . «Une découverte terriblement excitante, surtout du point de vue de la méthode qui l’a permise», confirme David Charbonneau, autre chasseur de planètes à l’université américaine de Harvard, qui n’a pas participé à ces travaux.

La nouvelle venue se trouve donc autour d’Alpha du Centaure B, l’une des trois étoiles du système du même nom; la plus connue de cette triplette est la naine rouge Alpha du Centaure C, aussi appelée Proxima du Centaure parce c’est elle l’étoile la ­proche du système solaire, à seulement 4,3 années-lumière, soit près de 41 000 milliards de kilomètres – une paille à l’échelle de l’Univers. La planète a été découverte grâce au spectrographe Harps, l’instrument le plus perfectionné du genre, construit par l’équipe suisse et installé sur un télescope de l’Observatoire européen austral (ESO), à La Silla, au Chili. «Il y a par contre très peu de chance d’y trouver de la vie, puisque cette planète gravite très proche de son soleil et ne met que 3,2 jours pour en faire le tour. Cela laisse supposer que c’est un monde de lave, sorte de Terre en fusion», dit Xavier Dumusque, principal auteur de ces recherches.

Si cette trouvaille attire autant l’attention, c’est, d’une part, qu’elle est le fruit d’une prouesse technique, d’autre part, qu’elle porte en elle les espoirs les plus fous.

Pour la repérer, les astronomes genevois ont réalisé un tour de force. Ils ont poussé à ses limites la méthode de détection dite des «vitesses radiales». Celle-ci est basée sur les lois de la gravitation. En tournant autour de son étoile, l’exoplanète lui imprime un mouvement de rotation autour du centre de gravité du couple étoile-planète situé entre ces deux astres. Vu depuis la Terre, ce mouvement ressemble à un va-et-vient régulier.

S’applique alors le fameux «effet Doppler»: suivant que l’étoile s’approche de l’observateur terrestre ou s’en éloigne, la longueur d’onde de la lumière stellaire émise diffère, de même que change le son de l’ambulance qui s’approche ou s’éloigne d’un piéton. Or c’est cette lumière que traque Harps. A partir de cette mesure lumineuse, la vitesse de révolution de l’étoile autour du centre de gravité du ­système peut être calculée, ce qui permet de déduire la présence des compagnons planétaires, ainsi que, finalement, leur masse.

Le souci, c’est que plus cette dernière est petite, plus l’effet Doppler généré par l’étoile est faible et difficile à distinguer. Pire: les étoiles sont loin d’être des astres stables émettant un rayonnement invariable. «La surface d’une étoile peut être parcourue par des ondes sismiques, dit Xavier Dumusque. Il y a aussi la granulation, phénomène lié aux mouvements de convection des gaz chauds en surface. Ou encore des taches modifient la lumière émise, comme sur notre Soleil. Sans même mentionner l’influence gravitationnelle des deux autres étoiles d’Alpha du Centaure. Autant d’effets qui brouillent notre vision de l’étoile, et donc la traque aux exoplanètes qui peuvent l’accompagner.»

A l’aide notamment de modèles théoriques très sophistiqués, les scientifiques ont tenu compte de 23 paramètres susceptibles d’altérer ce signal lumineux, puis ils ont pu les neutraliser. Une laborieuse corvée de nettoyage des données, qui a suivi un énorme travail pour les récolter. Xavier Dumusque évoque une stratégie d’observation intensive: «Nous avons pointé l’étoile cible durant 400 nuits, à raison de trois mesures de dix minutes par nuit.» Mais au final, les chercheurs ont bel et bien vu apparaître l’infime signature d’un compagnon planétaire: «Le signal est réel, ce n’est pas un artefact issu du processus d’ajustement des données», écrivent-ils dans Nature. Et de conclure: «Cela montre que l’activité stellaire n’est pas forcément une limitation pour la détection de planètes de petites masses.»

Xavier Dumusque voit même déjà plus loin. «Il y a au minimum 15% de chance que l’exoplanète passe devant son étoile. Si ce transit pouvait être observé, nous déterminerions le rayon exact de cette planète, donc sa densité, et finalement sa nature» – vraisemblablement rocheuse ou gazeuse.

Pour David Charbonneau, ces travaux sont exceptionnels: «Des centaines d’astronomes vont se plonger dans ces données pour vite tenter de confirmer ces résultats…» Dans un commentaire publié dans Nature, Artie Hatzes, professeur à l’Observatoire de Thuringe se demande également si «cette planète de masse terrestre est bien réelle? Seul l’avenir le dira. Car nous avons là un faible signal [celui de l’exoplanète] noyé dans un signal [de l’étoile] beaucoup plus vaste et complexe. A mon avis, c’est encore sujet à caution. D’autres mesures doivent être faites avec d’autres instruments.»

Si la découverte se confirme, elle ouvrirait des perspectives captivantes: «On sait à partir des modèles statistiques établis avec le télescope spatial Kepler que ce genre de petites planètes semblent exister en cohorte autour d’étoiles similaires à notre Soleil, dit David Charbonneau. Peut-être y a-t-il donc d’autres planètes rocheuses autour d’Alpha du Centaure B, dont certaines dans la zone habitable», soit assez loin de l’astre pour que de l’eau existe à l’état liquide. Xavier Dumusque estime qu’une telle planète devrait se situer sur une orbite de 200 jours de période.

Mais le chercheur le reconnaît: «Si elles existent, mesurer les signaux de ces exoplanètes sera extrêmement difficile», car il faut plus que doubler la finesse des instruments actuels. «Si l’on veut trouver une vraie jumelle rocheuse de la Terre autour d’un soleil comme le nôtre, il s’agit de mettre au point des méthodes analytiques robustes pour filtrer la variabilité lumineuse des étoiles. Les travaux genevois sont un pas dans cette direction», positive Artie Hatzes.

Tout le monde en convient, des instruments plus puissants seront nécessaires dans cette quête d’une autre Terre habitable. L’un est justement en préparation: Espresso. C’est, comme Harps, un spectrographe qui sera installé sur le Very Large Telescope de l’ESO, au Chili également. Construit sous la supervision de l’équipe genevoise, il sera finalisé en 2016. Nos voisins galactiques, s’ils existent, n’ont plus que quelques années de répit.

«Des centaines d’astronomes vont désormais tenter de confirmer ces résultats…»

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