Cet article est extrait du mensuel Sciences et Avenir – La Recherche n°903, daté mai 2022.
L’astre se situerait à 5600 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Cygne. Il orbiterait autour d’une planète de la taille de Jupiter, nommée “Kepler-1708-b” par les astronomes, qui gravite elle-même autour d’une étoile similaire au Soleil. Et selon des chercheurs de l’Université Columbia à New York (États-Unis), il pourrait marquer l’histoire de l’astronomie en étant identifié comme la toute première exolune – le satellite d’une exoplanète (planète extrasolaire) autrement dit à l’instar de notre compagnon céleste la Lune. “Cela fait quinze ans que nous traquons ce type d’objets, confie David Kipping, auteur principal de l’étude. Et il nous a fallu quatre années pour passer en revue des dizaines de candidats possibles jusqu’à débusquer ce qui s’apparente fortement à une lune extrasolaire. ” Si cette découverte se confirme, elle permettrait de franchir une nouvelle frontière en astronomie et ouvrirait un champ de recherche extrêmement prolifique. “Les exoplanètes ont révolutionné notre compréhension des autres systèmes stellaires mais elles ne constituent qu’une partie du tableau, souligne en effet David Kipping. En raison de leur abondance et diversité supposées, les lunes extrasolaires nous apprendraient elles aussi énormément de choses sur notre unicité et la manière dont ces systèmes se forment. “
On dénombre quantité de satellites naturels dans notre système solaire. Les planètes les plus internes, Mercure et Vénus, en sont certes dépourvues, mais la Terre en possède un et Mars deux, tandis que les géantes gazeuses Jupiter et Saturne en hébergent près de 80 chacune, sans compter ceux d’Uranus (27) et Neptune (14). Soit plus de 200 en tout, avec de remarquables disparités. Si certaines lunes, à l’instar de Titan, possèdent une atmosphère épaisse et des lacs d’hydrocarbures, d’autres comme Io sont A agitées par une intense activité volcanique, et d’autres encore, telles Encelade ou Europe, recèlent des océans subglaciaires qui pourraient abriter la vie. “Il n’y a aucune raison pour qu’il n’en soit pas de même dans les autres systèmes stellaires, signale Jean Schneider, de l’observatoire de Paris. Les exolunes doivent pulluler autour des milliards de milliards d’étoiles de la galaxie, avec une richesse encore plus importante que ce qu’on a pu observer jusqu’ici. “
Plusieurs facteurs rendent la traque difficile
Cet article est extrait du mensuel Sciences et Avenir – La Recherche n°903, daté mai 2022.
L’astre se situerait à 5600 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Cygne. Il orbiterait autour d’une planète de la taille de Jupiter, nommée “Kepler-1708-b” par les astronomes, qui gravite elle-même autour d’une étoile similaire au Soleil. Et selon des chercheurs de l’Université Columbia à New York (États-Unis), il pourrait marquer l’histoire de l’astronomie en étant identifié comme la toute première exolune – le satellite d’une exoplanète (planète extrasolaire) autrement dit à l’instar de notre compagnon céleste la Lune. “Cela fait quinze ans que nous traquons ce type d’objets, confie David Kipping, auteur principal de l’étude. Et il nous a fallu quatre années pour passer en revue des dizaines de candidats possibles jusqu’à débusquer ce qui s’apparente fortement à une lune extrasolaire. ” Si cette découverte se confirme, elle permettrait de franchir une nouvelle frontière en astronomie et ouvrirait un champ de recherche extrêmement prolifique. “Les exoplanètes ont révolutionné notre compréhension des autres systèmes stellaires mais elles ne constituent qu’une partie du tableau, souligne en effet David Kipping. En raison de leur abondance et diversité supposées, les lunes extrasolaires nous apprendraient elles aussi énormément de choses sur notre unicité et la manière dont ces systèmes se forment. “
On dénombre quantité de satellites naturels dans notre système solaire. Les planètes les plus internes, Mercure et Vénus, en sont certes dépourvues, mais la Terre en possède un et Mars deux, tandis que les géantes gazeuses Jupiter et Saturne en hébergent près de 80 chacune, sans compter ceux d’Uranus (27) et Neptune (14). Soit plus de 200 en tout, avec de remarquables disparités. Si certaines lunes, à l’instar de Titan, possèdent une atmosphère épaisse et des lacs d’hydrocarbures, d’autres comme Io sont A agitées par une intense activité volcanique, et d’autres encore, telles Encelade ou Europe, recèlent des océans subglaciaires qui pourraient abriter la vie. “Il n’y a aucune raison pour qu’il n’en soit pas de même dans les autres systèmes stellaires, signale Jean Schneider, de l’observatoire de Paris. Les exolunes doivent pulluler autour des milliards de milliards d’étoiles de la galaxie, avec une richesse encore plus importante que ce qu’on a pu observer jusqu’ici. “
Plusieurs facteurs rendent la traque difficile
Mais alors que plus de 5000 exoplanètes ont été mises en évidence depuis 1992, aucune exolune n’a été formellement identifiée. Comment l’expliquer ? Pour détecter des exoplanètes, la méthode la plus utilisée est celle dite des transits. Elle consiste à observer d’infimes baisses de luminosité (de l’ordre de 1 %) lorsque celles-ci passent devant leur étoile, un peu comme une éclipse. Le même phénomène devrait se produire quand les exolunes croisent la ligne de visée. Mais ces objets sont par définition bien plus petits que leur exoplanète, générant des “mini-éclipses” encore plus ténues. “Et puisque les deux astres sont très proches l’un de l’autre, les deux signaux se superposent, ce qui rend la discrimination extrêmement ardue “, précise Virginie Batista de l’Institut d’astrophysique de Paris.
Les technologies disponibles induisent par ailleurs des biais observationnels. Le télescope Kepler, par exemple, exploité par la Nasa entre 2009 et 2018 et grâce auquel la majorité des exoplanètes a été identifiée, est ainsi limité par les dimensions de son miroir (1,4 mètre de large) et ce faisant, sa résolution. Par la méthode des transits, il lui est donc très difficile de dévoiler des objets globalement plus petits que la Terre. “Or, à titre de comparaison, dans le Système solaire la plus grosse lune est Ganymède, satellite de Jupiter dont le diamètre équivaut à 40 % de celui de la Terre. Kepler serait donc aveugle à toutes les lunes que nous connaissons en raison de leur taille et de leur distance par rapport au Soleil “, note Virginie Batista.
Une dernière gageure provient de la méthode des transits elle-même. Elle est particulièrement efficace pour détecter des planètes très proches de leur étoile – 80 % des exoplanètes découvertes jusqu’à présent se situent à moins de 30 millions de kilomètres de leur étoile. Car ces astres présentent de très courtes périodes orbitales : ils effectuent une révolution complète en quelques jours seulement, ce qui maximise le nombre de transits observables et les probabilités de les repérer. Mais ces exoplanètes sont aussi celles qui sont le moins susceptibles de posséder des satellites naturels, comme on le constate dans le Système solaire avec Mercure et Vénus. “À de telles distances, la force gravitationnelle de l’étoile est si intense qu’elle déstabilise les lunes éventuelles, en les happant ou les éjectant “, indique Francis Selsis, du Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux. Pour “décrocher” une exolune, il faut donc se focaliser sur de très gros objets et des exoplanètes éloignées de leur étoile… Et avoir aussi énormément de chance, puisque ces dernières mettent plusieurs années voire dizaines d’années à boucler une révolution. “Face à de telles difficultés, il n’est pas surprenant qu’aucune exolune n’ait été jusqu’à présent découverte “, relève Franck Selsis.
Mission impossible, alors ? Pas pour David Kipping et ses collègues de l’Université Columbia qui ont fait de la chasse aux exolunes leur spécialité. Ils ont développé toute une méthodologie et des algorithmes d’intelligence artificielle visant à reconnaître diverses signatures. Publié en janvier, le bilan de leur dernière enquête concerne 70 exoplanètes dont les transits ont été enregistrés par Kepler. Elles ont été sélectionnées en raison de leur taille semblable à Jupiter, susceptible d’héberger des satellites imposants, et parce qu’elles gravitent à plus de 240 millions de kilomètres de leur étoile, où les lunes ont le plus de chance de s’être stabilisées.
Les futurs transits pourront apporter la preuve définitive
Deux types de signaux ont été recherchés : des mini-éclipses d’abord, mais aussi de petites variations sur le moment du transit (voir l’infographie ci-dessous). “Ces décalages résultent du mouvement de rotation des lunes, détaille Franck Selsis. Elles occupent diverses positions d’un transit à un autre, en suivant ou précédant leur planète par exemple, ce qui génère des signaux légèrement différents et non périodiques. “
Plusieurs prétendantes ont été ainsi décelées. Mais après avoir passé une batterie de tests, la plupart ont dû être éliminées. Les baisses de luminosité pouvaient être confondues avec des artefacts (bruits de fond) instrumentaux ou encore des irrégularités dans l’activité des étoiles, à l’instar des taches solaires. Au final, il n’en restait plus qu’une. “C’est un signal têtu, atteste David Kipping. Nos données montrent qu’il n’y a que 1 % de chance que nous ayons affaire à une fausse alerte. ” Selon les calculs, l’objet (baptisé provisoirement “Kepler-1708 b-i”) se situerait à 740.000 km de sa planète, soit deux fois la distance Terre-Lune. Et mettrait un peu plus de quatre jours à orbiter autour d’elle, contre près de vingt-huit pour l’astre sélène. Il serait surtout énorme : 2,6 fois le diamètre de la Terre !
“Les courbes de luminosité sont très nettes, je suis plutôt convaincu “, s’enthousiasme Jean Schneider. “Le travail accompli est remarquable et le candidat très prometteur, même si d’autres données seront nécessaires pour le confirmer “, juge pour sa part Virginie Batista. Car les scientifiques américains n’ont pu se fonder que sur les deux seuls transits enregistrés par Kepler, “ce qui est trop peu pour comparer finement les signaux, les variations sur le moment du transit en particulier, pointe Franck Selsis. Il en faudrait au minimum trois. ” David Kipping espère que les futurs transits de la planète – qui met 737 jours à compléter une période orbitale – apporteront bientôt ces preuves décisives. Et alors que la prochaine échéance se produira le 24 mars 2023, il projette d’utiliser plusieurs télescopes dont le nouvel observatoire spatial de la Nasa James-Webb, doté d’un miroir de 6,5 mètres de diamètre. “Opérationnel à partir de cet été, ce télescope sera plus précis et meilleur que tous les autres pour déceler des lunes extrasolaires “, trépigne Jean Schneider. Son entrée en scène est donc très attendue.
La méthode des transits est la technique phare pour détecter des exoplanètes et de potentielles exolunes : les scientifiques traquent une baisse de luminosité supplémentaire lorsque l’exoplanète éclipse son étoile, mais aussi de petits décalages dans le temps dus aux différentes positions de la lune (A, B, C ou D). Crédit : BRUNO BOURGEOIS
Des lunes “super-habitables”
Les exolunes pourraient être le meilleur endroit où rechercher une vie extraterrestre. Pour Jean Schneider, de l’observatoire de Paris, “c’est même l’une des principales raisons pour lesquelles on les traque “. Bien plus nombreuses que les exoplanètes, elles augmenteraient en effet les probabilités pour qu’une forme de vie émerge autour d’une étoile. “Alors que les géantes gazeuses de type Jupiter ou Saturne n’ont quasiment aucune chance d’abriter la vie, ces astres peuvent héberger des objets rocheux potentiellement habitables, comme on l’envisage dans le Système solaire pour Europe ou Encelade “, souligne l’astronome. En 2018, des chercheurs de l’Université du Queensland du Sud (Australie) ont même démontré que les exolunes pourraient constituer des havres “super-habitables”, encore plus favorables à la vie que la Terre. Ces satellites bénéficieraient de plusieurs sources d’énergie pour alimenter une biosphère. Outre celle fournie par l’étoile, ils tireraient profit de la lumière et de la chaleur émises par leur planète ainsi que des forces de marée générées par celle-ci.
Plusieurs sources d’énergie pourraient rendre l’environnement des exolunes très favorable à la vie (vue d’artiste). Crédits : MARK GARLICK/ SPL/ SUCRÉ SALÉ
Grand fan de mangas et d’animes, je n’aime bien écrire qu’à propos de ses sujets, c’est pour ca que j’écris pour 5 minutes d’actus. Au quotidien de décortique, donne mes avis sur les différents épisodes et chapitres des mangas que j’aime lire.
