À l’aide de son Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), la NASA a découvert une nouvelle planète habitable de la taille de la Terre. Cela pourrait vouloir dire que de l’eau liquide se trouve la planète, appelée TOI 700 d. Il semblerait également que l’un des côtés de la planète soit en permanence exposé à la lumière, tandis que l’autre est toujours dans l’ombre.

 


Où se trouve TOI 700 d ? 

La planète récemment découverte est en orbite autour d’une étoile nommée TOI 700, une naine rouge qui se trouve à environ 100 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Dorade. Cette étoile représente environ 40 % de la masse et de la taille de notre Soleil, et sa température est deux fois inférieure. TOI 700 ne montre aucune trace d’éruption solaire, ce qui signifie que les planètes en orbite ne reçoivent pas de radiations qui rendraient la vie sur leur sol presque impossible.

Le système stellaire de TOI 700 ne ressemble pourtant pas au système solaire, puisque les trois planètes qui y ont été détectées sont en rotation synchrone autour de l’étoile. Cela signifie qu’elles ne montrent qu’un seul côté de leur surface à l’étoile (comme la Lune le fait avec la Terre), et ainsi une des deux faces ne reçoit jamais de lumière. 

 

 

Qu’est-ce qu’une étoile naine rouge ? 

Les naines rouges sont les plus petites étoiles qui existe, et aussi les plus communes dans la Voie lactée. En fait, elles sont si petites qu’elles ne peuvent pas être vues à l’œil nu. Leur température est peu élevée et stable, c’est pour cette raison que toutes les exoplanètes potentiellement habitables qui ont déjà été découvertes se trouvent en orbite autour d’une naine rouge. De plus, ce genre d’étoiles n’est pas sujet aux éruptions. Emily Gilbert, étudiante à l’Université de Chicago, explique : « En 11 mois d’études, nous n’avons constaté aucune éruption sur l’étoile, ce qui augmente les chances que TOI 700 d soit habitable, et cela facilite aussi la modélisation de ses conditions atmosphériques et de sa surface ».

La jeune femme et ses collègues ont présenté leurs conclusions lors du 253e congrès de la American Astronomical Society à Honolulu, et trois articles universitaires (dont un dirigé par Emily Gilbert) ont été soumis à des revues scientifiques.

 

Comment TOI 700 d a-t-elle été découverte ? 

Les scientifiques ont pu étudier TOI 700 au cours de la première année de la mission TESS, en détectant au total trois planètes qui tournaient autour  de l’étoile (on parle de transit). Une équipe de chercheurs dirigée par Joseph Rodriguez, un astronome du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dans le Massachusetts, a pu confirmer cette découverte à l’aide du télescope spatial Spitzer de la NASA. Il raconte : « Étant donnée l’importance de cette découverte (puisqu’il s’agit de la première planète de la taille de la Terre potentiellement habitable), nous voulions vraiment que notre compréhension de ce système soit aussi concrète que possible. Le télescope Spitzer a vu le transit de TOI 700 d exactement au moment où nous nous y attendions. C’est un excellent ajout à la mission, qui permet de confirmer deux des planètes du système TRAPPIST-1 et d’en identifier cinq autres ».

 

Que sait-on des trois planètes du système stellaire de TOI 700 d ? 

Les scientifiques pensent que les deux planètes à l’extérieur et à l’intérieur du système stellaire sont rocheuses, et que celle du milieu est gazeuse. D’autres observations seront nécessaires pour confirmer ces hypothèses. Des missions futures (comme celle du télescope spatial James-Webb prévue pour 2021) pourraient aussi permettre de déterminer si les planètes ont une atmosphère et de caractériser leur composition.

Voici tout ce que nous savons jusqu’à présent : 

  • TOI 700 b : la planète située le plus vers l’intérieur a presque exactement la taille de la Terre, elle est probablement rocheuse et elle effectue une orbite tous les 10 jours. Malheureusement elle ne se situe pas dans la zone habitable du système stellaire, car elle est beaucoup trop chaude.
  • TOI 700 c : la planète du milieu est 2,6 fois plus grosse que la Terre, elle effectue une orbite tous les 16 jours et elle est probablement gazeuse. Elle n’est pas non plus dans la zone habitable du système stellaire.
  • TOI 700 d : la planète la plus éloignée de l’étoile est la seule détectée dans la zone habitable. Elle est probablement rocheuse, elle n’est que 20 % plus grande que la Terre, elle tourne en orbite tous les 37 jours et elle reçoit de son étoile l’équivalent de 86 % de l’énergie que le Soleil fournit à la Terre. 

Mais alors, TOI 770 d est-elle habitable ? C’est possible, mais toute forme de vie sur la planète devrait s’adapter à des conditions atmosphériques assez particulières.

 

 

Ci-dessus : Les chercheurs ont créé 20 modèles climatiques 3D différents de TOI 700 d, afin de déterminer si une de ces versions aboutissait à des températures et des pressions de surface potentiellement promptes à la vie. Les simulations utilisent une variété de types de surface et de compositions atmosphériques différentes. Celle-ci montre les modèles de température et de vent pour une planète sans nuages, entièrement terrestre, avec une atmosphère semblable à celle de la Terre.

 

À quoi pourrait ressembler TOI 700 d ? 

À quoi ressemblerait la vie sur une planète qui a deux faces, l’une qui baigne constamment dans la lumière du jour et l’autre qui est toujours dans l’obscurité ? Il est trop tôt pour dire si des lunes situées autour de TOI 700 d pourraient apporter une sorte de lumière réfléchie du côté de la nuit.

Puisque TOI 700 d est en rotation synchrone avec son étoile et qu’elle a un jour et une nuit sans fin, la différence de température entre les deux côtés est probablement très marquée. Les formations nuageuses et les vents de la planète pourraient donc être extrêmement différents de ceux constatés sur Terre.

Gabrielle Engelmann-Suissa, assistante de recherche invitée par la Universities Space Research Association au Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland, a modélisé 20 environnements potentiels de TOI 700 d. Elle explique : « Peu importe ce que nous découvrirons sur la planète, elle aura une apparence complètement différente de ce que nous avons ici sur Terre ». En utilisant divers types de surface et de compositions atmosphériques potentiellement habitables, les simulations montrent :

  • Une planète recouverte d’océan : une atmosphère dense, dominée par le dioxyde de carbone, un peu comme la planète Mars, avec une épaisse couche de nuages du côté qui donne sur l’étoile.
  • Une planète sans nuages sans océans : les vents s’éloigneraient du côté sombre de la planète et convergeraient vers la moitié illuminée.

Combien d’exoplanètes habitables existe-t-il ?

TOI 700 d est l’une des rares planètes de la taille de la Terre découvertes jusqu’à présent dans la zone habitable d’une étoile. Parmi les autres, on compte plusieurs planètes du système TRAPPIST-1 et d’autres mondes découverts par le télescope spatial Kepler de la NASA. La taille et l’étendue d’une zone habitable dépendent de la taille et de la nature de l’étoile, mais le critère déterminant, c’est que l’eau liquide doit pouvoir exister à la surface de la planète. En d’autres termes, l’exoplanète ne doit pas être trop proche de son étoile, sinon l’eau risquerait de s’évaporer, mais elle ne doit pas non plus en être trop loin, sinon l’eau risque de geler.

La planète potentiellement habitable la plus proche du système solaire est Proxima Centauri b. Son système stellaire se situe à seulement 4,2 années-lumière de la Voie lactée. Parmi les autres planètes situées à moins de 20 années-lumière, mentionnons l’étoile de Teegarden de la constellation du Bélier, l’étoile de Luyten de la constellation du Petit Chien, l’exoplanète Wolf 1061 c dans la constellation de l’Ophiuchus et l’étoile de Kapteyn dans la constellation du Peintre. 

 

La découverte de TOI 700 d est un moment important dans l’histoire du petit télescope spatial TESS.

Paul Hertz, directeur de la division d’astrophysique au siège de la NASA à Washington, a déclaré : « TESS a été conçu et lancé spécifiquement pour trouver des planètes de la taille de la Terre en orbite autour d’étoiles proches ». Il estime cependant que des planètes situées autour d’étoiles proches comme TOI 700 sont plus faciles à suivre avec des télescopes plus grands.

Cette découverte est également l’une des dernières pour le télescope spatial Spitzer de la NASA, qui a été lancé en 2003. Paul Hertz conclut : « Confirmer la taille de la planète et son statut de zone habitable est une autre victoire pour Spitzer, qui prendra sa retraite en janvier ».

 

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