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HARPS, SPIRou et SPIP chasseurs de nouveaux mondes habitables

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Exoplanètes potentiellement habitables
Un nouveau résultat obtenu par l'instrument "chasseur de planètes" HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) de l'ESO montre que les planètes un peu plus grosses que la Terre sont très communes dans la zone habitable autour d'étoiles rouges de faible luminosité. L'équipe internationale qui a conduit cette recherche estime qu'il y a des dizaines de milliards de planètes de ce type, rien que dans Voie Lactée et probablement une centaine dans le voisinage immédiat du Soleil. Il s'agit là de la première mesure directe de la fréquence des super-Terres autour des naines rouges, qui représentent 80% des étoiles de la Voie Lactée.
 
Cette première estimation directe du nombre de planètes peu massives autour des étoiles de type naine rouge vient d'être annoncée par une équipe internationale qui a utilisé des observations faites avec le spectrographe HARPS sur le télescope de 3,60 mètres à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. Une annonce récente, montrant que les planètes étaient omniprésentes dans notre galaxie, avait été réalisée à partir d'une méthode différente qui ne permettait pas de détecter cette importante classe d'exoplanètes.
 
L'équipe d'HARPS a recherché des exoplanètes en orbite autour de la catégorie d'étoiles la plus commune de la Voie Lactée, les naines rouges (aussi appelées les naines M). Ces étoiles sont faibles et froides comparées au Soleil, mais elles sont très communes et ont une longue durée de vie. Par conséquent, elles représentent 80% de toutes les étoiles de la Voie Lactée.
 
"Nos nouvelles observations avec HARPS signifient qu'environ 40% de toutes les naines rouges ont une super-Terre en orbite dans leur zone habitable, là où l'eau liquide peut exister à la surface de la planète" explique Xavier Bonfils (IPAG, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble, France), le responsable de l'équipe. "Le fait que les naines rouges soient si communes, on en compte environ 160 milliards dans la Voie Lactée, nous a conduit à l'étonnant résultat qu'il y a des dizaines de milliards de planètes de ce type rien que dans notre galaxie".
 
L'équipe HARPS a sondé un échantillon de 102 naines rouges choisi avec soin dans le ciel austral pendant une période de six ans. Au total neuf super-Terres (planètes dont la masse est comprise entre une et dix fois celle de la Terre) ont été trouvées, dont deux se trouvaient dans la zone habitable des étoiles Gliese 581 et Gliese 667 C. Les astronomes ont pu estimer la masse de ces planètes et leur distance par rapport à l'étoile autour de laquelle elles sont en orbite.
 
En combinant toutes les données, incluant les observations d'étoiles qui n'ont pas de planète, et en regardant la fraction de planètes existantes qui a pu être découverte, cette équipe a été capable de comprendre à quel point il était commun de trouver différentes sortes de planètes autour des naines rouges. Ils ont trouvé que la fréquence de la présence de super-Terres dans la zone habitable est de 41% avec une marge allant de 28% à 95%.
 
Par ailleurs, les planètes plus massives, semblables à Jupiter et à Saturne dans notre Système Solaire, se sont révélées être rares autour des naines rouges. Moins de 12% des naines rouges sont supposés avoir des planètes géantes (avec une masse comprise entre 100 et 1000 fois celle de la Terre).
 
Comme il y a beaucoup de naines rouges proches du Soleil, cette nouvelle estimation signifie qu'il y a probablement environ une centaine de super-Terres dans la zone habitable d'étoiles situées dans le voisinage du Soleil, à une distance inférieure à environ 30 années-lumière.
 
"La zone habitable autour des naines rouges, là où le niveau de température permet l'existence d'eau liquide à la surface, est bien plus proche de l'étoile que ne l'est la Terre du Soleil" précise Stéphane Udry (de l'Observatoire de Genève et membre de l'équipe). "Mais, les naines rouges sont connues pour être sujettes aux éruptions stellaires qui peuvent plonger la planète dans un flot de rayons X ou de radiation ultraviolette, rendant la vie moins probable dans cette zone".
 
Une des planètes découvertes dans le sondage des naines rouges d'HARPS est Gliese 667Cc. C'est la seconde planète de ce système d'étoiles triple et elle semble se trouver à proximité du centre de la zone habitable. Bien que cette planète soit plus de quatre fois plus lourde que la Terre, il s'agit de la plus proche sœur de la Terre trouvée à ce jour. Elle dispose très certainement des bonnes conditions pour que de l'eau liquide existe à sa surface. C'est la seconde planète de type super-Terres découverte dans la zone habitable d'une naine rouge au cours de ce sondage d'HARPS, après Gliese 581d, dont la détection a été annoncée en 2007 et confirmée en 2009.
 
"Maintenant que nous savons qu'il y a de nombreuses super-terres autour de naines rouges proches, nous devons en identifier plus en utilisant HARPS et les futurs instruments. Quelques une de ces planètes doivent passer devant leur étoile au cours de leur orbite, cette perspective ouvre la possibilité d'étudier leur atmosphère et de rechercher des signes de vie" conclut Xavier Delfosse, un autre membre de l'équipe.
 
SPIRou (SpectroPolarimètre InfraRouge) c'est le nom que les scientifiques de l’IRAP (Institut de recherche en astrophysique et planétologie) à Toulouse ont donné à un instrument permettant notamment la découverte de nouveaux mondes habitables autour des naines rouges, voisines du Soleil.
Issu d'un consortium avec la Suisse, Taïwan, le Portugal, le Brésil et le Canada, le projet SPIRou, représente un investissement de 10 M€ financé à 50 % par la France. 
 
L’objectif scientifique prioritaire de SPIRou est de détecter des planètes de type Terre dans la zone habitable d’étoiles de faible masse et de mieux comprendre le rôle des champs magnétiques dans le processus de formation des étoiles et des planètes. Ses capacités spectropolarimétriques devraient notamment lui permettre de corriger en partie les perturbations de vitesse radiale induites par l’activité magnétique, et d’apporter des réponses aux nombreuses questions relatives à l’impact des champs magnétiques sur la formation et l’évolution des étoiles. 
 
Il doit permettre de dénicher des exoplanètes en orbite autour des 200 naines rouges, ayant des caractéristiques proche de notre Terre. De plus, en collaboration avec la Nasa, il va observer la naissance des étoiles et des planètes.
 
Dans six mois environ, une fois SPIRou étalonné et opérationnel, il sera démonté puis expédié au télescope Canada-France-Hawaï (TCFH). Tel un meuble Ikea, les six tonnes de matériel seront ensuite réassemblées à 4 200 m d'altitude. Mais la pression est grande. En effet, à cette altitude, les cerveaux sont moins oxygénés, plus lents et chaque prise de décision devient complexe. C'est pourquoi l'équipe SPIRou élabore une notice extrêmement détaillée, pour que le montage se fasse sans difficulté. Finalement, l'instrument sera piloté depuis un centre de contrôle situé au niveau de la mer. Dix personnes y opèrent la totalité des instruments du TCFH. Ils ne montent que rarement en altitude, juste en cas de problème.
 
D’ici 2020, une copie conforme de SPIRou, dénommée SPIP, va venir équiper le télescope Bernard Lyot du Pic du Midi, juché à 2.877 m d’altitude et doté d’un miroir primaire de 2m, constituant la principale sentinelle astronomique sur notre sol.
 
Plus d'infos sur SPIRou et SPIP cliquez ici

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