Les données, représentées ici par un histogramme, montrent une tendance claire. Les petites planètes sont plus nombreuses que les grandes. Les astronomes ont extrapolé à partir de ces données pour estimer la fréquence des planètes de type terrestre. Il en résulterait que près d'une étoile sur quatre de type solaire, 23 % en fait, posséderait au moins une exoTerre. Chaque barre sur ce tableau représente un groupe de planètes caractérisées par une certaine masse. Pour les trois groupes les plus massifs (ici à droite), auxquels appartiendraient Jupiter et Saturne, la fréquence des planètes autour d'une étoile semblable au Soleil est 1,6 %. Pour les planètes de masses intermédiaires, 10 à 30 fois la masse de la Terre (soit environ la taille de Neptune et d'Uranus), la fréquence est de 6,5 %. Pour les superterres, trois à 10 fois la masse de la Terre, on trouve une fréquence de 11,8 %. © Nasa/JPL-Caltech/UC Berkeley

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Des milliards d'exoTerre dans notre galaxie ?

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Si l'on en croit le célèbre chasseur d'exoplanètes Geoffrey Marcy et son collègue Andrew Howard, au moins une étoile sur quatre similaire au Soleil dans la Voie lactée posséderait une exoTerre. Si cette information est avérée, elle remet en cause les modèles de formation des systèmes planétaires.

Geoffrey W. Marcy est un nom incontournable dans le monde des chasseurs d'exoplanètes. Avec les membres de son équipe, il a découvert plus de 120 planètes de ce type, mesurant leurs masses, rayons et caractéristiques des orbites. Son équipe de recherche a également découvert le premier système planétaire multiple et la première planète d'une masse comparable à celle de Saturne.

Aujourd'hui, c'est la chasse aux exoTerre qui le préoccupe et il vient de publier dans Science, avec ses collègues, les résultats d'une étude menée pendant 5 ans à l'aide des télescopes du W.M. Keck Observatory.

Cette étude porte sur 166 étoiles très similaires au Soleil, plus précisément de type (on parle aussi de classe spectrale) G et K, situées dans un rayon inférieur à 80 années-lumière. Rappelons que notre étoile elle-même est de type G2 et que les étoiles de type K sont légèrement plus petites, plus froides et de couleur orange-rouge. Alpha centauri B est un exemple célèbre d'étoile de classe K.

Une étude pour évaluer le nombre d'exoTerre

Les astronomes ont recensé le nombre de planètes géantes autour de ces étoiles, ainsi que celles que l'on peut considérer comme des superTerre, ou encore de planètes dont les masses s'apparentent à celle de Neptune. Les masses observées sont comprises entre 3 et 1.000 fois celle de la Terre et correspondent à des planètes situées à moins d'un quart d'unité astronomique de leur étoile hôte, c'est-à-dire moins de 40 millions de kilomètres.

On peut alors dresser un histogramme du nombre de planètes d'une masse donnée autour des étoiles de classes identiques à celles observées. De cet histogramme, on en détermine une courbe de répartition probable, donnant le nombre de planètes d'une masse donnée. Cette courbe extrapole donc en particulier le nombre d'exoplanètes ressemblant à la Terre du point de vue de la masse et se trouvant dans la zone interne d'un système planétaire. Ce nombre est donc une extrapolation, il ne résulte pas des observations faites directement avec le télescope Keck.

Une vue du WMKO au sommet du Mauna Kea à Hawaï. © W.M. Keck Observatory

Deux surprises attendaient les chercheurs...

Tout d'abord, contrairement aux modèles de formation des exoplanètes expliquant la migration des planètes géantes des zones externes froides vers les zones internes chaudes (par interactions avec les gaz du disque protoplanétaire), la zone proche de l'étoile n'est généralement pas un désert. Elle doit être occupée par des petites planètes, d'après les prédictions de la courbe de répartition déduite de l'histogramme précédent.

Ensuite (toujours par extrapolation), pour 100 étoiles de classe G/K étudiées, on doit s'attendre à trouver 23 étoiles accompagnées d'une exoTerre de masse comprise entre la moitié et le double de celle de notre planète. Comme le souligne Marcy, « les données nous disent que notre galaxie, avec ses quelque 200 milliards d'étoiles, a au moins 46 milliards de planètes de la taille de la Terre ». C'est énorme !

L'impact de tels résultats

Cette conclusion est d'autant plus étonnante qu'elle ne concerne que les exoTerre très proches de leurs étoiles et non dans la zone d'habitabilité. Il ne serait donc pas impossible que toutes les étoiles similaires au Soleil possèdent au moins une planète de masse proche de celle de la Terre. C'est déjà le cas dans le Système solaire, puisque de ce point de vue, Vénus est parfois considérée comme la sœur de la Terre.

Bien sûr, toutes ces exoplanètes ne sont pas habitables. Mais voilà de quoi doper le moral des membres du programme Seti et des chasseurs de sphères de Dyson au Fermilab. On dispose également d'une pièce de plus à ajouter au dossier polémique du paradoxe de Fermi.

Il existe un moyen de tester la prédiction des chercheurs. En effet, si le nombre d'exoTerre orbitant en moins de 50 jours autour d'une population d'étoiles de type G/K est bien conforme en moyenne aux prédictions de la courbe dressée par les chercheurs, le satellite Kepler devrait faire une moisson impressionnante d'observations concernant ces exoplanètes. Kepler chasse des transits planétaires pouvant se produire dans un échantillon de 156.000 étoiles. Donc si l'on en croit Geoffrey W. Marcy, le satellite devrait découvrir entre 120 et 260 exoTerre dans les années qui viennent. L'exobiologie a de l'avenir...