Lorsque le télescope spatial James Webb sera lancé en 2001, l’une de ses contributions les plus attendues dans le domaine de l’astronomie sera l’étude des exoplanètes – ces planètes qui orbitent autour d’une étoile différente de la nôtre. Des chercheurs sont donc à pied d’oeuvre pour tenter de déterminer si les techniques de détection de ces planètes peuvent être améliorées, et s’il est possible de mieux observer les planètes possédant une atmosphère, et donc étant possiblement habitables.
Dans une série de quatre études publiées dans l’Astrophysical Journal, une équipe d’astronomes propose une nouvelle méthode d’utilisation du télescope James Webb pour déterminer si une planète tellurique (rocheuse) possède une atmosphère.
Cette technique, qui implique la mesure de la température de la planète, alors que celle-ci passe derrière son étoile, puis revient à l’avant-plan, est largement plus rapide que les méthodes traditionnels, comme la spectroscopie stellaire.
« Nous avons constaté que le télescope pourrait aisément déduire la présence ou l’absence d’une atmosphère autour d’une dizaine de planètes rocheuses connues avec moins de 10 heures d’observation pour chacune d’entre elles », a indiqué Jacob Bean, de l’Université de Chicago, coauteur de trois des travaux de recherche.
Les astronomes sont particulièrement intéressés par des exoplanètes orbitant autour de naines rouges, et ce pour plusieurs raisons. Ces étoiles, qui sont plus petites et plus froides que notre soleil, sont les plus répandues dans la galaxie. Par ailleurs, puisqu’une naine rouge est petite, une planète passant devant elle bloquera une part importante de la lumière de l’étoile. Cela la rend plus facile à détecter selon cette technique de « transit ».
Les naines rouges produisent également beaucoup moins de chaleur que notre étoile; une planète n’aura donc pas à orbiter à une grande distance de ce type d’étoile pour jouir d’une température permettant l’existence de la vie. En fait, pour pouvoir posséder de l’eau liquide, une planète devrait orbiter à une distance plus faible que celle qui sépare notre soleil de Mercure. Ainsi, les transits se produisent plus fréquemment, ce qui facilite les observations.
Mais une planète située aussi près d’une naine rouge est soumise à de dures conditions. Les jeunes naines rouges sont très actives, et sont sujettes à de nombreuses éjections de masse solaire et d’éruptions de plasma. L’étoile émet également un fort vente de particules solaires. Tous ces effets pourraient potentiellement détruire l’atmosphère d’une planète, ne laissant qu’un monde stérile derrière eux.
« La perte atmosphérique est la principale menace à l’habitabilité des planètes », a fait savoir M. Bean.
Verrouillage planétaire
Autre caractéristique essentielle des exoplanètes orbitant près des naines rouges lorsque vient le temps de les observer, celles-ci sont généralement en étant de « verrouillage gravitationnel », c’est-à-dire qu’elle présentent toujours la même face à leur étoile. Cela signifie qu’il est possible d’observer diverses phases de la planète à différents moments de son orbite.
Ainsi, lorsqu’elle est en phase de transition, les astronomes ne voient que sa face plongée dans une nuit éternelle, mais son autre face est en partie observable lorsqu’elle est sur le point de passer « derrière » son soleil.
Si une exoplanète rocheuse ne possède pas d’atmosphère, son côté « jour » serait très chaud, comme il est possible de le constater sur la Lune ou sur Mercure. Cependant, si un tel monde possède une atmosphère, la face éclairée verrait sa température être amoindrie, une caractéristique qui serait détectable par le nouveau télescope spatial.
« Dès que vous ajoutez une atmosphère, vous allez baisser la température de la face éclairée. Alors si nous voyons quelque chose de moins chaud que la roche nue, nous pourrons en déduire que c’est probablement le signe de la présence d’une atmosphère », explique Daniel Koll, du Massachusetts Institute of Technology (MIT), principal auteur de deux des études.
Avec des miroirs plus importants qui peuvent donc recueillir davantage de lumière que les télescopes existants – Hubble et Spitzer –, le télescope James Webb est particulièrement bien outillé pour effectuer ces mesures, affirment les astronomes.
Environ une dizaine d’exoplanètes déjà découvertes seraient particulièrement appropriées pour cette nouvelle méthode de détection et d’observation. D’autres risquent de s’ajouter à la liste d’ici à la mise en orbite du télescope James Webb.
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