Exoplanète : à la découverte de mondes habitables

EXOPLANETE. Avec plus de 5 000 exoplanètes découvertes, l'étude de ces mondes lointains nourrit les espoirs les plus fous. Quels types de mondes existent au-delà de notre système solaire ?

Quête ultime de nombreux astronomes à la recherche de mondes lointains, l'étude des exoplanètes représente un domaine de la recherche spatiale qui s'approfondit à mesure que les technologies se développent et que les outils des télescopes spatiaux se perfectionnent. Motivés par la perspective de découvrir un jour une planète habitable, voire habitée, les chercheurs passent au crible de leurs instruments de mesure les multiples planètes présentes dans l'espace proche.

En 2022, la barre des 5 000 exoplanètes découvertes a été passée. Le télescope James Webb, lancé en 2021, pourrait nous en apprendre davantage sur la composition de ces mondes éloignés. Existe-t-il d'autres planètes semblables à la Terre dans l'Univers ? La vie a-t-elle pu apparaître dans l'un ou l'autre de ces mondes ? Qu'est-ce qu'une exoplanète et quelles sont les plus célèbres ? On fait le point sur ces mondes éloignés qui fascinent de plus en plus.

Quelle est la définition d'une exoplanète ?

Une exoplanète est une planète située en dehors du système solaire. Elle se déplace en orbite autour d'autres étoiles que le Soleil. Les exoplanètes présentent une grande diversité : planètes telluriques, composées de roches, planètes gazeuses, ou encore géantes de glace, on leur attribue des surnoms comme "super Terre", "Neptune chaud" ou encore "Jupiter chaud" en fonction de leurs caractéristiques et de leurs similitudes avec les planètes de notre système solaire.

Quelle est la première exoplanète découverte ?

La première exoplanète orbitant autour d'une étoile a été découverte en 1995 et porte le nom de 51 Pegasi b. Elle se trouve à 50,9 années-lumière de la Terre dans la constellation de Pégase. Cette planète est en orbite autour de l'étoile 51 Pegasi. Naine jaune légèrement plus âgée que le Soleil, cette étoile est également un peu plus massive et grande que lui.

51 Pegasi b est située si proche de son étoile qu'elle en fait le tour en seulement 4 jours. Pourtant, il s'agit d'une géante gazeuse, comme Jupiter ou Saturne par exemple. C'est pour cette raison qu'on la qualifie de "Jupiter chaud".

Quelle exoplanète volcanique a été découverte ?

En mai 2023, un groupe de chercheurs a découvert une exoplanète évoluant dans un système stellaire éloigné de 90 années-lumière de la Terre. L'astre, nommé LP 791-18 d, est le lieu d'une activité volcanique très intense qui n'est pas sans rappeler celle de Io, une des lunes principales de la géante Jupiter.

Cette nouvelle exoplanète présente la particularité de suivre une orbite elliptique, ce qui signifie qu'elle passe alternativement très proche puis très loin de son étoile à mesure qu'elle en fait le tour. Ce phénomène est dû au fait que les deux autres planètes qui se situent à proximité exercent sur elle des forces d'attraction qui déforment son orbite.

La conséquence de cette trajectoire elliptique est que l'exoplanète subit ce que l'on appelle des forces de marées causées par son mouvement et par l'attraction de son étoile. Autrement dit, à mesure que la planète se déplace sur son orbite, elle est soumise à différentes forces qui la déforment et la font chauffer. Cette énergie thermique est libérée sous la forme d'un volcanisme intense qui pourrait entretenir une atmosphère autour de la planète.

Qu'a découvert James Webb sur l'exoplanète WASP-96b ?

Nos connaissances sur les exoplanètes pourraient être largement améliorées dans un futur proche grâce au télescope spatial James Webb. En effet, une de ses missions principales est d'étudier la composition des exoplanètes et en particulier celle de leur atmosphère. James Webb a ainsi pour mission de sonder les atmosphères des planètes lointaines à l'aide d'un système particulièrement ingénieux. Le télescope attend que l'exoplanète passe devant l'étoile autour de laquelle il tourne pour analyser la lumière de celle-ci. Lorsque la lumière de l'étoile traverse l'atmosphère de la planète, celle-ci agit comme un filtre et bloque une partie de la lumière. Le télescope peut alors en déduire la composition de l'atmosphère qui entoure la planète et donc les conditions qui règnent à la surface de cette dernière. Au programme, des "Jupiters chauds", planètes gazeuses évoluant proche de leur étoile, mais également des planètes telluriques plus semblables à la Terre.

Sa première cible est WASP-96b, une géante gazeuse située à 1 150 années-lumière de la Terre. Lors de la diffusion des premières images du télescope spatial en juillet 2022, la NASA a également publié les résultats des premières analyses de la lumière traversant l'atmosphère de WASP-96b. Les résultats sont sans appel, cette dernière contient de l'eau, des traces de brume et de nuages.

Quelle exoplanète est la plus proche de la Terre ?

Le système planétaire le plus proche de la Terre est Alpha du Centaure C. Son étoile centrale est Proxima du Centaure et se trouve à 4,246 années-lumière de la Terre, c'est-à-dire 40 000 milliards de kilomètres. Aujourd'hui, on connaît plusieurs planètes qui gravitent autour de cette étoile.

La première, Proxima b, a été découverte en août 2016 et a fait l'objet d'un communiqué de presse scientifique de l'Observatoire européen austral ainsi que d'une publication parue dans la revue Nature. Quelques années plus tard, la planète Proxima c a été détectée, orbitant plus loin de l'étoile Proxima du Centaure que sa voisine Proxima b. Enfin, en février 2022, Proxima d a été découverte, menant à trois le nombre de planètes qui gravitent autour de Proxima du Centaure.

La planète la plus proche de Proxima du Centaure serait la planète Proxima d qui ferait ainsi le tour de l'étoile en 5 jours. Proxima b se situerait dans la zone d'habitabilité de l'étoile, ce qui signifie qu'elle pourrait abriter de l'eau sous forme liquide. Enfin, Proxima c se situerait beaucoup plus loin de l'étoile et en ferait le tour en 5 années d'après le magazine National Geographic.

Quelle est l'exoplanète la plus brillante ?

Découverte en 2020 par le télescope TESS de la NASA, puis étudiée de nouveau en juillet 2023 par le télescope spatial Cheops de l'ESA, LTT9779b est une exoplanète unique en son genre. Évoluant à 260 années-lumière de la Terre, cette planète est la plus lumineuse que l'on connaisse. Deux éléments expliquent cette brillance hors du commun. D'une part, LTT9779b est quasiment collée à son étoile - elle en fait le tour en seulement 19 heures - d'autre part, l'exoplanète est entourée de nuages composés de métal qui renvoient 80% de la lumière de l'étoile. À titre de comparaison, Vénus, la planète la plus brillante du système solaire, renvoie 75% de la lumière du Soleil.

La proximité entre la planète et son étoile pose certains problèmes aux astronomes. En effet, en théorie, il est impossible de trouver une planète de ce type dotée d'une atmosphère si proche d'une étoile à cause de la chaleur qui y règne. Selon les chercheurs, c'est précisément la présence de nuages de métaux qui protège l'atmosphère. Ces derniers reflètent la lumière et empêchent la planète de chauffer suffisamment pour que son atmosphère s'évapore. Le télescope spatial James Webb a lui aussi étudié cette planète mystérieuse et devrait permettre de confirmer les hypothèses des chercheurs après l'analyse des données obtenues.

Quelle nouvelle exoplanète autour de Proxima du Centaure ?

Après Proxima Centauri b et Proxima Centauri c, une troisième planète a été découverte orbitant autour de Proxima du Centaure. C'est une équipe d'astronomes de l'Université de Porto, au Portugal, qui a repéré la planète grâce aux variations de vitesse de son étoile dues à la force de gravité de la planète.

Portant le nom de Proxima Centauri d, cette exoplanète présente une masse d'environ un quart de celle de la Terre et une taille d'un peu plus d'un quart de celle de la Terre. Il lui faut environ 5 jours pour faire le tour de son étoile, car elle se trouve extrêmement proche de cette dernière. Selon les astronomes, a priori, cette position l'exclut de la zone d'habitabilité de cette étoile. Cela signifie qu'elle est placée trop proche de son étoile pour que les conditions soient propices à l'émergence de vie à sa surface.

Quelle est la particularité de l'exoplanète Kepler-452 b ?

Kepler-452 b est une exoplanète située à 1 400 années-lumière de la Terre dans la constellation du Cygne. Sa particularité est d'être relativement semblable à notre planète Terre. En effet, son rayon mesure 1,6 fois celui de la Terre. Leurs tailles sont donc quasiment identiques. Elle met 384 jours à faire le tour de son étoile, une durée comparable à celle de la révolution de la Terre autour du Soleil qui est de 365 jours. Cette planète se trouve donc dans la zone habitable de son étoile et reçoit sensiblement la même quantité d'énergie de la part de son étoile que la Terre en reçoit du Soleil. Tous ces éléments en font une planète très similaire à la notre mais située dans un autre système planétaire, explique le magazine Sciences et Avenir.

L'étoile autour de laquelle elle tourne, Kepler-452, est une étoile légèrement plus lumineuse et un peu plus grande que le Soleil, mais présente la même température que ce dernier. Le système planétaire qui contient l'étoile et l'exoplanète est cependant plus âgé de 1,5 milliard d'années que notre système planétaire. Ainsi, il pourrait nous donner une idée de ce que pourrait devenir la Terre dans le futur.

Quelles sont les exoplanètes potentiellement habitables ?

D'après un communiqué de la NASA paru en octobre 2020, il existerait dans notre galaxie 300 millions de planètes potentiellement habitables. Pour arriver à ce chiffre, les chercheurs ont évalué le nombre d'étoiles susceptibles d'être accompagnées d'une planète rocheuse où l'eau pourrait exister à l'état liquide de manière durable. Les travaux du télescope James Webb pourraient nous aider à éclaircir cette question et à identifier les planètes candidates à cette catégorie.

Quelles exoplanètes sont couvertes d'océans ?

Certaines exoplanètes sont de véritables mondes aquatiques. C'est le cas de TOI-1452 b, une planète située dans la constellation du Dragon découverte par une équipe canadienne en août 2022. La planète serait entièrement recouverte d'un océan plus profond que ceux que nous connaissons sur Terre. Le télescope spatial James Webb pourrait nous en apprendre un peu plus sur cette planète durant sa mission.

Plus récemment, en décembre 2022, la NASA a annoncé avoir découvert, grâce aux télescopes Spitzer et Hubble, que deux planètes situées en orbite autour de l'étoile Kepler-138 font également partie de ces mondes aquatiques. Situées dans la constellation de la Lyre, ces planètes, nommées Kepler-138c et Kepler-138d, sont situées bien plus proches de leur étoile que nous le sommes du Soleil. Leurs atmosphères seraient particulièrement chaudes et humides et les océans qui les recouvrent seraient composés d'eau à haute pression.

En plus de ces deux planètes, les télescopes ont mis en évidence des signes de la présence d'une troisième planète, appelée Kepler-138e. Cette dernière est très prometteuse puisqu'elle se situerait dans la zone d'habitabilité de l'étoile et pourrait donc accueillir de l'eau liquide. Elle serait donc plus susceptible que les autres de voir apparaître la vie dans ses océans.