Une troisième exoplanète a été découverte autour de l'étoile la plus proche du Soleil, la naine rouge Proxima Centauri. Voilà de quoi faire rêver les fans de science-fiction et les exobiologistes qui se préparent à analyser les éventuelles atmosphères d'exoplanètes rocheuses à la recherche de biosignatures avec le télescope James-Webb.

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[EN VIDÉO] Interview : qu'est-ce qu'une exoplanète ? La question des exoplanètes est très ancienne en astronomie. Leur existence est pour la première fois attestée de façon indirecte dans les années 1990. Futura-Sciences a rencontré Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom, afin qu’il nous parle plus en détail de ce passionnant sujet.

Le système triple d'Alpha du Centaure fait rêver les exobiologistes et, en particulier, les auteurs de science-fiction depuis longtemps. Non seulement parce qu'il s'agit des étoiles les plus proches du SoleilSoleil mais aussi en raison des caractéristiques des étoiles de son sous-système double Alpha Centauri AB. En effet, Alpha Centauri A est une étoileétoile de type spectral G2, c'est-à-dire une naine jaunenaine jaune très semblable au Soleil, et Alpha Centauri B, un peu moins lumineuse, est de type spectral K1, donc d'un type proche du Soleil. Il n'est donc pas étonnant que de nombreux récits de SF fassent état de planètes habitables avec des formes de vie extraterrestres autour d'une des étoiles d'Alpha du Centaure.

Alpha Centauri C, ou Proxima Centauri, est, quant à elle, une naine rouge de classe M, non visible à l'œilœil nu bien qu'elle soit l'étoile la plus proche du Soleil à une distance de 4,24 années-lumièreannées-lumière en raison de sa faible luminositéluminosité. Depuis quelques années, les astrophysiciensastrophysiciens découvrent des exoplanètes autour de Proxima Centauri. Proxima Centauri b, la première découverte, est très intéressante car sa massemasse est proche de celle de la Terre et elle se trouve à une distance de son étoile qui pourrait la rendre habitable.


Le livre mythique Vaisseaux de l'espace de l'an 2000 à l'an 2100, de Stewart Cowley, a inspiré cette transposition avec des images de synthèse qui donnent vie aujourd'hui aux vaisseaux des guerres d'Alpha du Centaure. © Adrian Mann, Vimeo

Ces découvertes raisonnent dans l'esprit de tout ceux qui ont été marqués il y a des décennies par la publication du mythique ouvrage Vaisseaux de l'espace de l'an 2000 à l'an 2100, de Stewart Cowley. Avec des illustrations de peintres, ce livre, le premier d'une série, raconte l'histoire de la découverte en 2036 des civilisations d'Alpha, puis de Proxima du CentaureProxima du Centaure, et de la guerre qui s'est ensuivie avec cette dernière. Regroupant ces illustrations à la façon d'un livre d'histoire présentant des avions de la Seconde Guerre mondiale (l'ouvrage date de 1978), il laisse songeur quand on pense aux dernières découvertes sur les exoplanètes.

Une exoplanète rocheuse du quart de la masse de la Terre

Autant dire qu'une fois de plus, la découverte d'une troisième exoplanète autour de Proxima Centauri que vient d'annoncer une équipe d'astronomesastronomes utilisant le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral (VLT de l'ESO) au Chili ne peut que faire monter l'excitation des fans de l'ouvrage de Stewart Cowley.

Le communiqué de l'ESO, qui vient de rendre publique la découverte de Proxima Centauri d, annonce également qu'il s'agit d'une des exoplanètes les plus légères détectées à ce jour en orbiteorbite autour d'une étoile. Comme l'explique la publication au sujet de cette découverte dans le célèbre journal Astronomy & Astrophysics, c'est grâce à la méthode des vitesses radialesméthode des vitesses radiales qu'on le sait, méthode qui a été mise en pratique en mesurant des décalages spectraux par effet Dopplereffet Doppler à l'aide de l'instrument  Espresso (pour Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) équipant le VLT.


Le principe de la détection d'une exoplanète par la mesure d'un décalage spectral par effet Doppler-Fizeau. Une planète en orbite autour d'une étoile l'attire de telle sorte que l'étoile elle-même tourne autour du centre de masse du système étoile-planète. Plus la planète est proche de son étoile et massive, plus ce mouvement sera rapide. Observés avec un spectromètre, les éléments dans l'atmosphère de l'étoile apparaîtront sous forme d'une sorte de code barre qui se décale périodiquement vers le bleu et le rouge lorsque l'étoile s'approche et s'éloigne de nous, comme le montre cette vidéo. Plus ce décalage est important, plus la vitesse radiale de l'étoile selon notre direction est grande. C'est ainsi que l'on peut déterminer la masse minimale de la planète et sa période de révolution. © ESO, L. Calçada, YouTube

Toujours dans le communiqué de l'Eso, João Faria, chercheur à l'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, au Portugal et auteur principal de l'étude publiée, explique que : « Cette découverte montre que notre voisin stellaire le plus proche semble regorger de nouveaux mondes intéressants, à portée d'études et d'exploration futures ».

Son collègue Pedro Figueira, chargé de l'instrument Espresso, ajoute quant à lui que « cette découverte est extrêmement importante. Elle montre que la technique des vitesses radiales a le potentiel de dévoiler une population de planètes légères, comme la nôtre, qui devraient être les plus abondantes dans notre galaxiegalaxie et qui peuvent potentiellement accueillir la vie telle que nous la connaissons ».

Aux précisions des mesures faites à ce jour, Proxima Centauri d semble avoir une masse équivalente à un quart de celle de la Terre. Elle tourne en 5 jours environ autour de Proxima Centauri à une distance d'environ quatre millions de kilomètres, -- soit moins d'un dixième de la distance de MercureMercure au Soleil -- et en dehors de la zone habitable définie de la façon la plus naïve qui soit en l'absence d'informations sur l'existence et les caractéristiques d'une atmosphère pouvant ou non générer un effet de serreeffet de serre -- la zone autour d'une étoile où de l'eau liquideliquide peut exister à la surface d'une planète.


Cette vue d'artiste montre Proxima d récemment découverte en orbite autour de l'étoile naine rouge Proxima Centauri, l'étoile la plus proche du système solaire. On pense que la planète est rocheuse. Deux autres planètes connues en orbite autour de Proxima Centauri sont également visibles sur l'image : Proxima b, une planète ayant à peu près la même masse que la Terre, qui tourne autour de l'étoile tous les 11 jours et se trouve dans la zone habitable ; et la candidate Proxima c, qui est sur une orbite plus longue de cinq ans autour de l'étoile. © ESO

 

La naine rouge Proxima du Centaure est l’étoile la plus proche de notre Système solaire. Sur cette vue d’artiste, c’est l’exoplanète <em>Proxima b</em> qui est présentée. Avec entre la planète et son étoile, le système d’étoiles doubles <em>Alpha Centauri AB</em>. Mais c’est de l'existence d’une deuxième exoplanète autour de Proxima du Centaure que des astronomes pourraient aujourd’hui avoir obtenu confirmation. © M. Kornmesser, ESO
La naine rouge Proxima du Centaure est l’étoile la plus proche de notre Système solaire. Sur cette vue d’artiste, c’est l’exoplanète Proxima b qui est présentée. Avec entre la planète et son étoile, le système d’étoiles doubles Alpha Centauri AB. Mais c’est de l'existence d’une deuxième exoplanète autour de Proxima du Centaure que des astronomes pourraient aujourd’hui avoir obtenu confirmation. © M. Kornmesser, ESO

Une nouvelle exoplanète confirmée autour de Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Soleil

Article de Nathalie MayerNathalie Mayer, publié le 04/06/2020

Il y a quelques semaines, des astronomes avaient cru déceler sur une image du Very Large Telescope (VLT) une seconde exoplanète en orbite autour de Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche du Soleil. Grâce à des données recueillies il y a 25 ans par le télescope spatial Hubbletélescope spatial Hubble, des chercheurs confirment aujourd'hui l'existence de Proxima Centauri c.

Proxima du Centaure, c'est l'étoile la plus proche de notre Soleil. Seulement 4,2 années-lumière nous séparent d'elle. Et ces dernières semaines, elle fait beaucoup parler d'elle. Fin mai, une équipe internationale de chercheurs livrait des informations détaillées sur la planète découverte en orbite autour d'elle en 2016 : Proxima Centauri b. Une exoterre située dans la zone habitable de l’étoile.

Aujourd'hui, ce sont deux astronomes de l’université du Texas (États-Unis) qui viennent confirmer l'existence d'une seconde exoplanète autour de l'étoile la plus proche de notre Soleil : Proxima Centauri c. Une confirmation qui arrive après qu'ils ont fouillé dans des données recueillies par le télescope spatial Hubble... dans les années 1990.

Alors que Proxima Centauri b – sur cette vue d’artiste – présente une masse d’environ 1,27 fois celle de la Terre, sa sœur, Proxima Centauri c, semble sept fois plus massive. © Nasa
Alors que Proxima Centauri b – sur cette vue d’artiste – présente une masse d’environ 1,27 fois celle de la Terre, sa sœur, Proxima Centauri c, semble sept fois plus massive. © Nasa

Proxima Centauri c, une superterre

À l'époque, Fritz Benedict, l'un des chercheurs en question, avait étudié l'étoile grâce aux capteurscapteurs de pointage fin du télescopetélescope Hubble. Ces instruments servent à mesurer précisément les positions et les mouvements des corps célestes. Et l'astronome espérait déjà détecter dans les mouvements de Proxima du Centaure, la présence d'une exoplanète. Mais il n'avait alors cherché que des planètes dont la période orbitale serait de moins de 1.000 jours terrestres. Sans succès.

Vingt-cinq ans plus tard, Fritz Benedict a revu ces données, élargit sa recherche et mit la main sur une planète présentant une période orbitale de l'ordre de 1.907 jours. En combinant ce résultat avec des travaux d'un groupe de l'Institut national italien d'astrophysiqueastrophysique (Inaf) - des études de vitesse radiale et des images prises par le Very Large Telescope (VLT) -, il a établi que Proxima Centauri c est environ sept fois plus massive que notre Terre.


Une deuxième exoplanète aurait été aperçue autour de Proxima du Centaure

Proxima du Centaure, c'est l'étoile la plus proche de notre Soleil. Dans sa zone habitable, les astronomes ont déjà pu identifier Proxima b, une exoterreexoterre. Plus récemment, ils ont relevé quelques indices de l'existence d'une deuxième exoplanète orbitant autour de cette étoile. Ce point lumineux sur une image du Very Large Telescope (VLT) correspond-il vraiment à cette mystérieuse planète ?

Article de Nathalie Mayer paru le 20/04/2020

Il y a quelques semaines, une équipe annonçait l'existence d'une deuxième exoplanète autour de Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche de la Terre -- après le Soleil. Celle qui pourrait être nommée Proxima Centauri c correspondrait à ce que les astronomes appellent une superterre, d'une masse comprise entre 4 et 8 fois celle de notre Planète et orbitant à 1,5 unité astronomiqueunité astronomique -- soit environ 225 millions de kilomètres -- de son étoile. Aujourd'hui, une autre équipe publie ce qui pourrait être la toute première image de cette planète !

Nous n’avons pas obtenu de détection claire.

Notons avant tout que de nombreuses réserves ont déjà été émises à ce propos. Y compris par les auteurs de l'étude eux-mêmes. « Nous n'avons pas obtenu de détection claire », reconnaissent-ils dans le résumé de leur publication. Il est par exemple remarqué par d'autres chercheurs que l'analyse repose sur des preuves de la présence d'un disque de poussière autour de Proxima du Centaure. Des preuves qui n'ont pas pu être confirmées par les données les plus récentes de l'observatoire Alma (Chili).

Il n'en reste pas moins que l'équipe menée par Rafaelle Gratton, astronome à l'observatoire astronomique de Padoue (Italie) rattaché à l'Institut national d'astrophysique (Inaf), semble avoir détecté un signal peu susceptible d'être provoqué par le bruit aléatoire de fond. Le bruit ? Pour simplifier, toutes ces petites tâches qui apparaissent sur l'image. Le résultat des fluctuations de lumière causées par le fond du ciel et par l'élimination artificielle incomplète de la lumière émise par Proxima du Centaure.

Ici, l’image publiée par les chercheurs. Une combinaison de cinq images, en réalité. Elles ont été prises par le <em>Very Large Telescope</em> (VLT). La flèche pointe un point lumineux à un endroit où <em>Proxima centauri c</em> — si elle existe réellement — pourrait s’être trouvé en avril 2018. Les deux traits marqués <em>« Background »</em> pointent des étoiles en arrière-plan. © Gratton <em>et al.</em>
Ici, l’image publiée par les chercheurs. Une combinaison de cinq images, en réalité. Elles ont été prises par le Very Large Telescope (VLT). La flèche pointe un point lumineux à un endroit où Proxima centauri c — si elle existe réellement — pourrait s’être trouvé en avril 2018. Les deux traits marqués « Background » pointent des étoiles en arrière-plan. © Gratton et al.

D’autres observations nécessaires avant confirmation

Pour confirmer (ou non) ce résultat, il faudra attendre de nouvelles observations. Peut-être celles du satellite Gaia qui devraient bientôt être publiées. Sa mission est justement de mesurer la position des objets célestes. Et de précédentes données avaient permis de calculer une position de l'hypothétique Proxima centauri c ne cadrant pas avec celle proposée par les astronomes de l'Inaf.

En attendant, on peut noter que la luminosité de la supposée exoplanète ne correspond pas non plus à la description qui en était faite il y a quelques semaines. Pour être aussi lumineux, l'objet présent sur l'image publiée par les astronomes de l'Inaf devrait en effet mesurer pas moins de cinq fois le diamètre de JupiterJupiter. C'est beaucoup trop pour une planète. Alors pour expliquer ce surplus de luminosité, les chercheurs proposent que Proxima centauri c puisse être entourée d'un système d’anneaux de glace ou d'une importante couverture nuageuse. Deux phénomènes qui permettraient à une planète plus petite de réfléchir autant de lumière.

Si le résultat de l'équipe de l'Inaf est confirmé, il s'agirait ni plus ni moins de la toute première observation en imagerie d'une exoplanète découverte par la méthode des vitesses radiales. Et cela pourrait fournir aux astronomes des informations utiles à caractériser le système planétaire en question.


Proxima Centauri c : y a-t-il une superterre à 4,2 années-lumière du Soleil ?

L'existence d'une deuxième exoplanète autour de l'étoile Proxima centauri, à seulement 4,2 années-lumière du Soleil environ, a été annoncée. La découverte de Proxima Centauri c demandera sans doute à être consolidée mais il s'agirait d'une superterresuperterre, malheureusement pas dans la zone d'habitabilitézone d'habitabilité comme c'est le cas pour Proxima Centauri b.

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco paru le 20/01/2020

Cette représentation d’artiste montre une vue de la surface de la planète Proxima b en orbite autour de la naine rouge Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Système solaire. Le système d’étoiles doubles Alpha Centauri AB figure dans l’angle supérieur droit de l’image. Proxima b est dotée d’une masse légèrement supérieure à celle de la Terre et décrit une orbite autour de Proxima Centauri, au sein même de la zone d’habitabilité de cette étoile, de sorte que sa température de surface est compatible avec la présence d’eau liquide. © M. Kornmesser, ESO
Cette représentation d’artiste montre une vue de la surface de la planète Proxima b en orbite autour de la naine rouge Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Système solaire. Le système d’étoiles doubles Alpha Centauri AB figure dans l’angle supérieur droit de l’image. Proxima b est dotée d’une masse légèrement supérieure à celle de la Terre et décrit une orbite autour de Proxima Centauri, au sein même de la zone d’habitabilité de cette étoile, de sorte que sa température de surface est compatible avec la présence d’eau liquide. © M. Kornmesser, ESO

En 2012, des astrophysiciens annonçaient la découverte de l'exoplanète Alpha Centauri Bb en orbite autour d'une des composantes du système triple d'Alpha du Centaure. Il est constitué de deux étoiles proches l'une de l'autre au point de former une étoile binairebinaire, Alpha du Centaure A et B (à 4,36 années-lumière de la Terre), et d'une troisième étoile, Alpha du Centaure C, à 4,22 années-lumière du Système solaireSystème solaire. Cette dernière est également appelée  Proxima du Centaure. L'existence de l'exoplanète Alpha Centauri Bb, qui devait orbiterorbiter autour d'Alpha Centauri B, comme on l'appelle aussi, a été depuis remise en cause. Mais, en 2016, c'est celle toujours admise d'une autre exoplanète, autour de Proxima Centauri cette fois-ci, qui a été annoncée : Proxima Centauri b.

Aujourd'hui, l'existence d'une deuxième exoplanète, Proxima Centauri c (déjà suspectée il y a quelques années), est suggérée sérieusement par l'analyse des données collectées à l'observatoire La Silla, au Chili, à l'aide du fameux spectrographespectrographe Harps (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) qui permet de détecter des exoplanètes en utilisant la méthode des vitesses radiales et qui équipe le télescope de 3,6 mètres sur ce site de l'ESO. C'est une large équipe internationale d'astronomes qui le fait savoir via un article publié dans le journal Nature et en accès libre. Il s'agirait d'une superterre en orbite à 1,5 unité astronomique de son étoile dont la masse serait d'environ la moitié de celle de NeptuneNeptune, laquelle est d'environ 17 fois celle de la Terre -- il faudrait observer un transittransit pour lever l'ambigüité dans l'estimation de la masse de Proxima Centauri c.

Superposition d’une vue du ciel austral, acquise par le télescope de 3,6 mètres de l’ESO à l’observatoire de La Silla au Chili, et d’images de l’étoile Proxima Centauri (angle inférieur droit) et du système d’étoiles double Alpha Centauri AB (angle inférieur gauche) acquises par le télescope spatial Hubble. Proxima Centauri est l’étoile la plus proche du Système solaire. Elle est l’hôte de la planète Proxima b, découverte au moyen de l’instrument Harps qui équipe le télescope de 3,6 mètres de l’ESO. © Y. Beletsky (LCO), ESO, Esa, Nasa, M. Zamani
Superposition d’une vue du ciel austral, acquise par le télescope de 3,6 mètres de l’ESO à l’observatoire de La Silla au Chili, et d’images de l’étoile Proxima Centauri (angle inférieur droit) et du système d’étoiles double Alpha Centauri AB (angle inférieur gauche) acquises par le télescope spatial Hubble. Proxima Centauri est l’étoile la plus proche du Système solaire. Elle est l’hôte de la planète Proxima b, découverte au moyen de l’instrument Harps qui équipe le télescope de 3,6 mètres de l’ESO. © Y. Beletsky (LCO), ESO, Esa, Nasa, M. Zamani

Proxima Centauri c, une cible pour l'imagerie directe des exoplanètes

Toutefois, Proxima Centauri étant une naine rougenaine rouge de type M et Proxima Centauri c orbitant environ 5 ans autour de son soleil, on peut montrer que sa température d'équilibre de surface, en l'absence d'une atmosphère, est de seulement 40 kelvinskelvins (l'azoteazote est liquide avec un point d'ébullition à 77,36 kelvins sur Terre ). Difficile d'envisager une forme de vie dans ces conditions, sauf à imaginer un scénario similaire à celui proposé par des exobiologistes pour Europe, la lune glacée de Jupiter.

Enfin, comme l'explique l'un des auteurs de cette découverte, Hugh Jones, professeur d'astrophysique à l'université du Hertfordshire (UK), il n'est pas totalement exclu que le signal périodique extrait des données de Harps ne soit en fait qu'un produit de l'activité périodique de l'étoile Proxima Centauri, tout comme le Soleil possède un cycle de tache solairetache solaire de 11 ans modifiant sa luminosité.

Les chercheurs expliquent cependant que les données astrométriques de GaiaGaia concernant la vitesse de Proxima Centauri devraient permettre, combinées avec celles de Harps, de rendre beaucoup plus solidesolide la découverte de Proxima Centauri c. Surtout, du fait de sa relative grande distance à son étoile, la superterre devrait pouvoir être imagée directement avec la prochaine génération de grands télescopes au sol (comme l'Extremely Large Telescope), voire dans l'espace. Il n'est en effet pas possible pour le moment d'obtenir un résultat comparable à celui concernant Bêta Pictoris b.


La découverte de l'exoplanète Proxima Centauri b, située autour de Proxima Centauri, est analogue à celle de Proxima Centauri c. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)

Alpha centauri Bb : y a-t-il une superterre à 4,3 années-lumière ?

Article de Laurent Sacco publié le 14/03/2015

Alpha Centauri Bb est une exoplanète en orbite autour de l'étoile Alpha du Centaure B, située à environ 4,3 années-lumière du Soleil. Sa masse exacte, au moins égale à celle de la Terre, est encore indéterminée. Toutefois, des astronomes pensent qu'il ne s'agit pas d'une géante gazeusegéante gazeuse mais plutôt d'une superterre... De quoi faire rêver tous les amateurs de science-fiction.

Alpha du Centaure est un système triple, avec deux étoiles proches l'une de l'autre, Alpha du Centaure A et B, à 4,36 années-lumière de la Terre et une troisième, Alpha du Centaure C -- ou encore Proxima du Centaure --, à 4,22 années-lumière. Ce système a fait rêver les exobiologistes et les auteurs de science-fiction depuis longtemps en raison des caractéristiques particulières des étoiles de son système double. Alpha Centauri A, comme on l'appelle aussi, est une étoile de type spectral G2, c'est-à-dire très semblable au Soleil, quoiqu'un peu plus grande et plus lumineuse. Alpha Centauri B est, quant à elle, un peu moins lumineuse et de type spectral K1. Elle aussi est donc d'un type proche du Soleil. Toutes deux orbitent l'une autour de l'autre sur une période de 80 ans, leur éloignement variant de 11,2 à 35,6 UA (unités astronomiques).

Ces rêves se sont rapprochés de la réalité lorsque des astronomes ont annoncé en 2012 avoir découvert une exoplanète par la méthode des vitesses radiales autour d'Alpha du Centaure B. Malheureusement, comme à chaque fois avec la découverte d'une exoplanète de cette façon, en l'absence de transits planétaires, la masse de l'astreastre détecté reste en partie indéterminée, car l'on ne sait pas sous quel angle est vue l'orbite de l'exoplanète.

Une masse comprise entre 1,1 et 2,7 masses terrestres

La masse d'Alpha Centauri Bb (en abrégé : α Cen Bb) pouvait ainsi être comprise entre 1,1 fois celle de la Terre jusqu'à celle de Jupiter. Pour tenter d'y voir plus clair, une équipe d'astronomes a modélisé sur ordinateurordinateur le système triple d'Alpha du Centaure pour l'étudier en utilisant tout l'arsenal de la mécanique céleste moderne. Les chercheurs ont été jusqu'à prendre en compte les corrections post-newtoniennes qu'imposent les équationséquations de la relativité généralerelativité générale aux mouvements des astres ainsi que les effets, entre autres, du fameux mécanisme de Kozai. De cette façon,leur but était de tenter de poser des contraintes sur les valeurs autorisées de l'inclinaison du plan de l'orbite de α Cen Bb et donc de réduire l'indétermination de la valeur de sa masse.

Les résultats de ces recherches ont été exposés dans un article en accès libre sur arxiv. Il semble maintenant probable que la masse de α Cen Bb soit inférieure à 2,7 masses terrestres ce qui en ferait, dans le pire des cas, une superterre et non une Jupiter ou une Neptune chaude. En effet, l'exoplanète située à environ 0,042 UA de son étoile, son orbite est bouclée en 3,24 jours, serait un monde infernal où les températures sont suffisantes pour faire fondre le plombplomb. Cependant, cela n'exclut pas que d'autres planètes telluriquesplanètes telluriques qui seraient habitables puissent exister autour d'Alpha du Centaure B.