Plus de 5.000 exoplanètes détectées en 30 ans, et ce n’est que le début
Jalon cosmique : la NASA confirme 5 000 exoplanètes
Le nombre d’exoplanètes de la NASA dépasse les 5 000
Des milliers d’autres planètes candidates attendent une confirmation
C’est officiel : le nombre de planètes connues au-delà de notre système solaire vient de dépasser les 5 000.
Au 21 mars, ces découvertes plaçaient le nombre officiel d’exoplanètes de la NASA à 5 005 .
Cela fait 30 ans que les scientifiques ont découvert les premières planètes en orbite autour d’une autre étoile – une paire improbable de petits mondes blottis autour d’un pulsar ( SN : 1/11/92 ). Aujourd’hui, les exoplanètes sont si courantes que les astronomes s’attendent à ce que la plupart des étoiles en hébergent au moins une ( SN : 1/11/12 ), déclare l’astronome Aurora Kesseli de Caltech.
« Je pense que l’une des choses les plus excitantes qui se sont produites au cours des 30 dernières années est que nous avons vraiment commencé à être en mesure de remplir la diversité des exoplanètes », a déclaré Kesseli.
Les 5 005 exoplanètes confirmées peuvent être classées et divisées en plusieurs types distincts, dont les planètes de la taille de Neptune sont les plus courantes. Les super-Terres, que l’on ne voit pas dans notre système solaire, arrivent en deuxième position, suivies des planètes gazeuses géantes semblables à Jupiter. Les petits mondes rocheux, dont certains peuvent ressembler au nôtre, arrivent en quatrième position.
Répartition des exoplanètes confirmées par type
Plus de 5.000 exoplanètes détectées en 30 ans, et ce n’est que le début
Le nombre d’exoplanètes découvertes ne cesse de croître. Hier, la Nasa a annoncé une nouvelle série de 65 nouvelles planètes existant hors de notre Système solaire. Cette série fait désormais passer le nombre officiel à plus de 5.000
Pendant des millénaires, nous avons pensé qu’il n’y avait des planètes que dans notre Système solaire uniquement. Si la recherche d’autres mondes a parcouru l’esprit de nombreux penseurs et astronomes, la découverte de la première exoplanète n’a été faite qu’en octobre 1995 par Michel Mayor et Didier Queloz, ce qui leur a valu d’être honorés par le prix Nobel de physique en 2019. Aujourd’hui, la Nasa annonce que le total d’exoplanètes détectées depuis 1995 a dépassé les 5.000.
La découverte de tous ces mondes externes à notre système a motivé toute la communauté scientifique et continue de fasciner l’opinion publique, dans l’espoir de trouver parmi eux une potentielle autre Terre, une planète pouvant héberger de la vie extraterrestre, voire d’autres civilisations. Mais les scientifiques s’intéressent surtout à tous ces nouveaux mondes afin de mieux comprendre le nôtre.
De nombreux programmes ont été mis au point pour en détecter toujours plus, et obtenir davantage d’informations à leur sujet. Vu leur nombre, l’étude des exoplanètes peut même parfois relever de la statistique. Cela nous aide à en savoir plus sur la formation des systèmes, des planètes et des conditions favorables pour accueillir la vie.
Flotte de télescope spatiaux dédiés
Plusieurs télescopes spatiaux ont été développés pour cela. Le plus connu est le télescope américain Kepler qui a découvert 2.662 exoplanètes à lui tout seul en moins de dix ans. Aujourd’hui, c’est au tour du télescope Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite), de la Nasa, de détecter le passage des exoplanètes devant leur étoile. C’est la méthode du transit, c’est-à-dire l’étude de la luminosité de l’étoile quand la planète passe devant. On peut en tirer beaucoup d’informations, notamment sa taille, sa masse, sa période de révolution, sa position par rapport à l’étoile, et même parfois quelques informations sur son atmosphère. C’est la principale méthode utilisée.
Plusieurs télescopes sont prévus pour continuer l’étude. Même le titanesque James-Webb Space Telescope sera mis à contribution pour capturer la lumière des atmosphères, afin de pouvoir en donner la composition chimique. Côté Nasa, il y a encore le Nancy Roman Space Telescope qui y sera dédié. Il est prévu d’être lancé en 2027. Côté européen, c’est le télescope spatial Ariel qui est prévu d’être envoyé en 2029, et dédié à l’étude d’atmosphères exoplanétaires.
Enfin, il reste la plus grosse banque d’exoplanètes potentielles : le catalogue de la mission Gaia. Près de deux milliards d’étoiles ont été passés au crible par le télescope spatial depuis 2013, soit un nombre incommensurable de planètes potentielles dans les 80.000 milliards térabytes de données. Les télescopes spatiaux et les observatoires professionnels ne sont pas assez nombreux ; il faut plusieurs observations pour confirmer l’existence d’une exoplanète et l’inscrire parmi les 5.000 autres. C’est là que les astronomes amateurs ont l’occasion de collaborer à ce travail titanesque.
Une grande diversité
Que sont toutes ces exoplanètes ? D’abord, 30 % d’entre elles sont des géantes gazeuses. La raison est avant tout qu’elles sont plus faciles à détecter. Mais c’est toutefois fréquent qu’une seconde étoile tente de se former dans un système mais la première ne lui a pas laissé suffisamment de matière pour cela. On parle « d’étoiles ratées ».
Il y a également 35 % d’exoplanètes du genre de Neptune, taille équivalente, souvent gelées même si quelques rares d’entre elles sont des Neptunes chaudes. Ensuite, 31 % de super-Terres, des planètes dont la taille peut s’échelonner entre celle de la Terre et celle de Neptune, mais ce ne sont pas forcément des planètes solides. Les 4 % restants sont de la taille de la Terre, autrement dit… petites, donc difficiles à détecter.
Jalon cosmique : la NASA confirme 5 000 exoplanètes
Le nombre d’exoplanètes confirmées vient de dépasser la barre des 5 000, ce qui représente un voyage de découverte de 30 ans mené par les télescopes spatiaux de la NASA.
Il n’y a pas si longtemps, nous vivions dans un univers avec seulement un petit nombre de planètes connues, toutes en orbite autour de notre Soleil. Mais une nouvelle série de découvertes marque un point culminant scientifique : plus de 5 000 planètes sont maintenant confirmées pour exister au-delà de notre système solaire.
L’odomètre planétaire a tourné le 21 mars 2022, avec un grand lot de 65 exoplanètes – des planètes en dehors de notre famille solaire immédiate – ajoutées aux archives d’exoplanètes de la NASA . Les archives enregistrent les découvertes d’exoplanètes qui apparaissent dans des articles scientifiques évalués par des pairs et qui ont été confirmées à l’aide de plusieurs méthodes de détection ou par des techniques analytiques.
Les plus de 5 000 planètes découvertes à ce jour comprennent de petits mondes rocheux comme la Terre, des géantes gazeuses plusieurs fois plus grandes que Jupiter et des «Jupiters chauds» en orbites extrêmement proches autour de leurs étoiles. Il existe des « super-Terres », qui sont des mondes rocheux plus grands que le nôtre, et des « mini-Neptunes », des versions plus petites de Neptune de notre système. Ajoutez au mélange des planètes en orbite autour de deux étoiles à la fois et des planètes en orbite obstinée autour des restes effondrés d’étoiles mortes.
« Ce n’est pas qu’un chiffre », a déclaré Jessie Christiansen, responsable scientifique des archives et chercheuse au NASA Exoplanet Science Institute à Caltech à Pasadena. « Chacun d’eux est un nouveau monde, une toute nouvelle planète. Je suis enthousiasmé par chacun parce que nous ne savons rien d’eux.
Nous savons ceci : notre galaxie contient probablement des centaines de milliards de ces planètes. Le battement de tambour régulier de la découverte a commencé en 1992 avec de nouveaux mondes étranges en orbite autour d’une étoile encore plus étrange. C’était un type d’étoile à neutrons connue sous le nom de pulsar, un cadavre stellaire en rotation rapide qui pulse avec des rafales de millisecondes de rayonnement brûlant. La mesure de légers changements dans la synchronisation des impulsions a permis aux scientifiques de révéler des planètes en orbite autour du pulsar.
Trouver seulement trois planètes autour de cette étoile en rotation a essentiellement ouvert les vannes, a déclaré Alexander Wolszczan, l’auteur principal de l’article qui, il y a 30 ans, a dévoilé les premières planètes à être confirmées en dehors de notre système solaire.
« Si vous pouvez trouver des planètes autour d’une étoile à neutrons, les planètes doivent être pratiquement partout », a déclaré Wolszczan. « Le processus de production de la planète doit être très robuste. »
Wolszczan, qui cherche toujours des exoplanètes en tant que professeur à Penn State, dit que nous ouvrons une ère de découverte qui ira au-delà du simple ajout de nouvelles planètes à la liste. Le Transiting Exolanept Survey Satellite ( TESS ), lancé en 2018, continue de faire de nouvelles découvertes d’exoplanètes. Mais bientôt, de puissants télescopes de nouvelle génération et leurs instruments très sensibles, à commencer par le télescope spatial James Webb récemment lancé , capteront la lumière des atmosphères des exoplanètes, lisant quels gaz sont présents pour potentiellement identifier les signes révélateurs de conditions habitables.
Le télescope spatial romain Nancy Grace, dont le lancement est prévu en 2027, fera de nouvelles découvertes d’exoplanètes en utilisant diverses méthodes. La mission ARIEL de l’ESA (Agence Spatiale Européenne), lancée en 2029, observera les atmosphères des exoplanètes ; une technologie de la NASA à bord, appelée CASE, aidera à se concentrer sur les nuages et les brumes exoplanétaires.
« À mon avis, il est inévitable que nous trouvions une sorte de vie quelque part – très probablement d’une sorte primitive », a déclaré Wolszczan. Le lien étroit entre la chimie de la vie sur Terre et la chimie trouvée dans tout l’univers, ainsi que la détection de molécules organiques répandues, suggère que la détection de la vie elle-même n’est qu’une question de temps, a-t-il ajouté.
L’image n’a pas toujours l’air si brillante. La première planète détectée autour d’une étoile semblable au Soleil , en 1995, s’est avérée être un Jupiter chaud : une géante gazeuse d’environ la moitié de la masse de notre propre Jupiter sur une orbite extrêmement proche de quatre jours autour de son étoile. En d’autres termes, une année sur cette planète ne dure que quatre jours.
D’autres planètes de ce type sont apparues dans les données des télescopes au sol une fois que les astronomes ont appris à les reconnaître – d’abord des dizaines, puis des centaines. Ils ont été trouvés en utilisant la méthode « wobble »: suivre de légers mouvements de va-et-vient d’une étoile, causés par des remorqueurs gravitationnels provenant de planètes en orbite. Mais encore, rien ne semblait susceptible d’être habitable.
Trouver de petits mondes rocheux plus semblables au nôtre a nécessité le prochain grand pas en avant dans la technologie de chasse aux exoplanètes : la méthode du « transit ». L’astronome William Borucki a eu l’idée de fixer des détecteurs de lumière extrêmement sensibles à un télescope, puis de le lancer dans l’espace. Le télescope regarderait pendant des années un champ de plus de 170 000 étoiles, recherchant de minuscules creux dans la lumière des étoiles lorsqu’une planète croisait le visage d’une étoile.
Cette idée a été réalisée dans le télescope spatial Kepler.
Borucki, chercheur principal de la mission Kepler, aujourd’hui à la retraite, affirme que son lancement en 2009 a ouvert une nouvelle fenêtre sur l’univers.
« Je ressens un réel sentiment de satisfaction et vraiment d’admiration devant ce qui se passe », a-t-il déclaré. « Aucun d’entre nous ne s’attendait à cette énorme variété de systèmes planétaires et d’étoiles. C’est tout simplement incroyable.
Qu’est-ce qu’une Exoplanète ?Jusqu’à présent, les scientifiques ont classé les exoplanètes dans les types suivants : Géante gazeuse , Neptunienne , super-Terre et terrestre .
Les planètes au-delà de notre système solaire sont appelées « exoplanètes », et elles existent dans une grande variété de tailles, des géantes gazeuses plus grandes que Jupiter aux petites planètes rocheuses à peu près aussi grosses que la Terre ou Mars. Ils peuvent être suffisamment chauds pour faire bouillir du métal ou enfermés dans un congélateur. Ils peuvent orbiter leurs étoiles si étroitement qu’une « année » ne dure que quelques jours ; ils peuvent orbiter deux soleils à la fois. Certaines exoplanètes sont des voleurs sans soleil, errant à travers la galaxie dans l’obscurité permanente.
Une galaxie d’étoiles – et de planètes
Notre galaxie, la Voie lactée, est l’épais flot d’étoiles qui traverse le ciel lors des nuits les plus sombres et les plus claires. Son étendue en spirale contient au moins 100 milliards d’étoiles, dont notre Soleil. Et si chacune de ces étoiles n’a pas qu’une seule planète, mais, comme la nôtre, tout un système d’entre elles, alors le nombre de planètes dans la galaxie est vraiment astronomique : nous nous dirigeons déjà vers les billions. Nous, les humains, spéculons sur de telles possibilités depuis des milliers d’années, mais la nôtre est la première génération à savoir, avec certitude, que les exoplanètes sont vraiment là-bas. En fait, loin de là. Notre étoile voisine la plus proche, Proxima Centauri, s’est avérée posséder au moins une planète – probablement une planète rocheuse. Il se trouve à environ 4 années-lumière – plus de 25 billions de miles (40 billions de kilomètres). La majeure partie des exoplanètes trouvées jusqu’à présent se trouvent à des centaines ou des milliers d’années-lumière. La mauvaise nouvelle : nous n’avons encore aucun moyen de les atteindre et nous ne laisserons pas d’empreintes sur eux de si tôt. La bonne nouvelle : nous pouvons les observer, prendre leur température, goûter leur atmosphère et, peut-être un jour prochain, détecter des signes de vie qui pourraient être cachés dans des pixels de lumière capturés par ces mondes sombres et lointains.
Depuis la première confirmation d’une exoplanète en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil en 1995, et avec seulement un petit échantillon de notre galaxie de la Voie lactée jusqu’à présent étudiée, nous avons déjà rencontré de nombreuses veines riches.Une estimation statistique basée sur les données du télescope spatial Kepler de la NASA a révélé qu’il y a plus de planètes que d’étoiles dans notre galaxie. Cela signifie qu’il y a plus d’un billion de planètes dans notre seule galaxie, dont beaucoup dans la gamme de taille de la Terre.
« En ce moment, nous savons, pour la première fois, que les petites planètes sont très courantes », a déclaré Sara Seager, professeur au Massachusetts Institute of Technology et pionnière de la recherche sur les exoplanètes. « C’est phénoménal. Nous n’avions aucun moyen de le savoir avant Kepler. Nous dirons simplement, familièrement : ils sont partout.
Vitesse radiale : lecture de l’oscillationLa planète découverte en 1995 était une géante gazeuse chaude qui étreignait les étoiles et dont on pense qu’elle faisait environ la moitié de la taille de Jupiter. Il tirait si fort sur son étoile mère alors qu’il courait sur une orbite de quatre jours que l’oscillation de l’étoile était évidente pour les télescopes terrestres – une fois que les astronomes savaient quoi chercher.
La découverte de ce géant en mouvement rapide, connu sous le nom de 51 Pegasi b, a lancé ce que l’on pourrait appeler la période «classique» de la chasse aux planètes. La première technique de suivi des étoiles vacillantes a révélé une planète après l’autre, dont beaucoup étaient de grands « Jupiters chauds » avec des orbites serrées et boursouflées.
La méthode d’oscillation mesure les changements dans la « vitesse radiale » d’une étoile. Les longueurs d’onde de la lumière des étoiles sont alternativement comprimées et étirées lorsqu’une étoile se rapproche légèrement, puis s’éloigne légèrement de nous. Ces girations sont causées par des remorqueurs gravitationnels, de part et d’autre, des planètes en orbite.
Transits : Planètes trouvées dans des creux de lumière
Kepler (2009-2018) a inauguré ce que nous pourrions appeler l’ère « moderne » de la chasse aux planètes. Kepler s’est installé sur une orbite à la traîne de la Terre, puis a fixé son regard sur un petit morceau de ciel. Il a fixé ce patch pendant quatre ans.Dans ce petit patch se trouvaient 150 000 étoiles. Kepler attendait de capter de minuscules baisses de la quantité de lumière provenant d’étoiles individuelles, causées par des planètes traversant devant elles. C’est ce qu’on appelle la « méthode de transit ». Une fois détectée, la taille orbitale de la planète peut être calculée à partir de la période (combien de temps il faut à la planète pour orbiter une fois autour de l’étoile) et de la masse de l’étoile.
Le satellite Transiting Exoplanet Survey de la NASA, lancé en 2018, utilise la même technique (c’est dans le nom, après tout) pour étudier des pans entiers de notre ciel. Des télescopes spatiaux comme Spitzer et Hubble ont été utilisés pour découvrir des exoplanètes et révéler plus d’informations sur leur nature. Des caractérisations de masse aux éléments dans les atmosphères aux cartes météorologiques planétaires.Spectroscopie de transit : lire la lumière
Nos yeux dans l’espace deviendront plus nets, commenceront à scruter les atmosphères de planètes extrêmement lointaines et même à capturer des images directes de certains de ces mondes – peut-être un autre petit marbre rocheux, bleu et blanc.
Une fois la lumière captée, elle peut être sondée pour révéler la composition des atmosphères des exoplanètes . Pensez à un prisme : faites briller une lumière blanche à travers celui-ci, et il divise la lumière en un spectre arc-en-ciel. Les scientifiques peuvent lire les bandes de couleur de ce spectre comme un code-barres, révélant quelles molécules sont présentes.
C’est une technique connue sous le nom de « spectroscopie de transit », lorsque la lumière d’une étoile traverse l’atmosphère d’une planète en orbite et atteint nos télescopes – dans l’espace ou au sol – et indique où elle a été.
Le télescope spatial Hubble a détecté de l’hélium et de la vapeur d’eau dans les atmosphères d’exoplanètes à l’aide de la spectroscopie ; des profils plus détaillés des atmosphères d’exoplanètes devraient provenir du télescope spatial James Webb après son lancement en 2021.Les exoplanètes comptent plus de 5000
En 2022, la NASA a annoncé que dans les archives d’exoplanètes de la NASA, avec les derniers enregistrements ajoutés, le nombre d’exoplanètes confirmées dépassait 5 000. (Vidéos: 1 2) Les archives répertorient les découvertes d’exoplanètes publiées dans des articles scientifiques évalués par des pairs et qui « ont été confirmées à l’aide de plusieurs méthodes de détection ou par des techniques analytiques ». Contrairement à une étoile brillante vue directement, les exoplanètes (généralement) doivent être détectées indirectement, par exemple, par la méthode « wobble » qui suit un léger mouvement de va-et-vient d’une étoile, causé par le remorqueur gravitationnel d’une planète en orbite. Le premier rapport d’exoplanète a été réalisé le 9 janvier 1992 par Aleksander Wolszczan et Dale Frail en utilisant la radioastronomie en regardant le pulsar PSR B1257+12.
https://exoplanets.nasa.gov/what-is-an-exoplanet/overview/
https://exoplanets.nasa.gov/discovery/how-we-find-and-characterize/