Le NSF NOIRLab (U.S. National Science Foundation National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) gère plusieurs observatoires observant dans le visible et l’infrarouge depuis le sol, comme l’Observatoire Vera-C.-Rubin (Vera C. Rubin Observatory, ou VRO), anciennement nommé Large Synoptic Survey Telescope (LSST, en français « Grand Télescope d’étude synoptique ») et l’observatoire Gemini constitué de deux télescopes de huit mètres, un pour chaque hémisphère.
Une équipe internationale d’astronomesastronomes, ayant utilisé l’instrument M-dwarf Advanced Radial velocity Observer Of Neighboring eXoplanets (MAROON-X) équipant le télescope Gemini de l’hémisphère Nordhémisphère Nord, a annoncé dans un article publié dans The Astrophysical Journal Letters et commenté dans un communiqué du NOIRLab qu’elle avait peut-être enfin fait passer du rêve à la réalité une partie des rêves de certains auteurs de science-fiction et même les mythiques travaux menés de 1973 à 1978 par une douzaine de scientifiques et d’ingénieurs de la célèbre British Interplanetary Society (la BIS dont Arthur Clarke a été le secrétaire) lorsqu’ils ont planché sur le projet Daedalus.
Cette brève introduction à l’observatoire Gemini met en lumière la science et la technologie de Gemini. 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 ». © Gemini Observatory
L’étoile de Barnard et le serpent de mer de ses exoplanètes
Il s’agissait de l’étude la plus complète et la plus solide à ce jour du concept de sonde interstellaire du point de vue de l’ingénierie et des lois de la physiquephysique. Elle montrait qu’en utilisant une technologie déjà disponible au XXe siècle – dont la maîtrise serait très plausible au cours du XXIe siècle – il était possible de rejoindre un système stellairesystème stellaire proche pendant l’intervalle d’une vie humaine, en l’occurrence, l’étoileétoile de Barnard située à seulement 5,9 années-lumièreannées-lumière du SoleilSoleil.
Au tout début des années 1970, certains pensaient encore que l’astronome néerlandais Peter van de Kamp avait bien détecté en 1963 les effets des perturbations gravitationnelles d’une exoplanèteexoplanète de taille comparable à JupiterJupiter autour de cette étoile, une naine rougenaine rouge de type M4, invisible à l’œilœil nu dans la constellationconstellation de l’Ophiuchus.
Étant la quatrième étoile la plus proche du Soleil après le système triple d’Alpha du Centaure, l’étoile de Barnard était donc l’objet de l’attention des astronomes depuis plusieurs décennies et elle inspirait les auteurs de science-fiction.
Hélas, ces mêmes années 1970 virent la remise en question des travaux de van de Kamp. Ensuite, jusqu’à aujourd’hui, les chasseurs d’exoplanètes qui l’étudiaient étaient rentrés bredouilles, même si un temps ils ont pensé avoir détecté il y a quelques années une superTerresuperTerre autour de cette étoile (son existence a été réfutée dans une étude parue en 2021 qui explique que la variation observée avec la méthode des vitesses radialesméthode des vitesses radiales provenait de l’activité stellaire plutôt que causée par un compagnon en orbiteorbite).
Mais, voilà donc qu’aujourd’hui le NOIRLab nous explique que non pas une, mais quatre exoplanètes auraient été découvertes autour de la naine rouge identifiée dans la banlieue du Système solaireSystème solaire par l’astronome états-unien Edward Emerson Barnard avec un télescope de un mètre (le genre d’instrument que l’on peut utiliser en candidatant au Diplôme universitaire d’astronomie observationnelle délivré par l’Université Côte d’Azur) à l’observatoire Yerkes en 1916.
Les méthodes de détection des exoplanètes se sont largement diversifiées depuis les années 1990. Elles peuvent se classer en deux grandes catégories, les méthodes directes et les méthodes indirectes. Les trois méthodes principales sont la méthode directe d’imagerie, la méthode indirecte du transit et la méthode indirecte des vitesses radiales. Partez à la découverte des exoplanètes à travers notre websérie en neuf épisodes. Une vidéo à retrouver chaque semaine sur notre chaîne Youtube. Une playlist proposée par le CEA et l’Université Paris-Saclay dans le cadre du projet de recherche européen H2020 Exoplanets-A. © CEA Recherche
Des exoplanètes détectées avec la méthode des vitesses radiales
Il y avait déjà quatre candidates autour de l’étoile de Barnard issues de l’analyse des données spectroscopiques obtenues avec l’instrument Espresso équipant le VLT de l’ESOESO. Il s’agissait donc de découvertes potentielles selon la méthode des vitesses radiales mentionnée dans la vidéo ci-dessous. Pour faire court, l’influence de la gravitégravité d’une planète sur son étoile hôte la fait osciller en se rapprochent et s’éloignant périodiquement d’un observateur, ce qui conduit à un effet Dopplereffet Doppler décalant alternativement vers le rouge, puis vers le bleu le spectrespectre de certains éléments dans l’atmosphèreatmosphère de l’étoile.
On peut en tirer une estimation de la massemasse de l’exoplanète perturbatrice, en réalité une borne, mais il faudrait disposer en plus d’un transit planétairetransit planétaire pour avoir une estimation nettement plus précise. Toujours est-il que l’instrument MAROON-X a, lui tout seul, validé l’existence de trois des exoplanètes candidates avec Espresso et d’une quatrième en combinant les observations des deux spectrographesspectrographes.
Les masses des exoplanètes sont toutes estimées entre 20 et 30 % de la masse de la Terre et comme elles orbitent en quelques jours autour de la naine rouge, on ne pense pas que l’on soit en présence de planètes gazeusesplanètes gazeuses, mais bien de planètes rocheusesplanètes rocheuses.
« C’est une découverte vraiment passionnante : l’étoile de Barnard est notre voisine cosmique, et pourtant nous en savons si peu à son sujet. Cela marque une avancée majeure grâce à la précision de ces nouveaux instruments des générations précédentes », déclare dans le communiqué du NOIRLab Ritvik Basant, doctorant à l’université de Chicago et premier auteur de l’article paru dans The Astrophysical Journal Letters.
C’est le fruit d’une analyse rigoureuse des données recueillies pendant 112 nuits sur une période de trois ans. Surtout, comme il s’agit de données prises avec des instruments différents, on peut réduire les risques d’avoir une erreur systématique avec un seul, de sorte que les découvertes semblent solides. On n’est plus dans le scénario auquel les chercheurs ont été confrontés depuis longtemps, von Kamp le premier, bien qu’il ait utilisé comme méthode de détection l’astrométrie (des variations minuscules d’un micromètremicromètre dans la position de l’étoile sur des plaques photographiques) !
Le communiqué explique aussi que « la plupart des planètes rocheuses découvertes jusqu’à présent sont bien plus grandes que la Terre et semblent assez similaires dans toute la Voie lactéeVoie lactée. Cependant, il y a des raisons de penser que les exoplanètes plus petites présentent des compositions plus variées. À mesure que les scientifiques en découvrent davantage, ils peuvent commencer à recueillir plus d’informations sur la formation de ces planètes et sur les facteurs qui les rendent susceptibles d’être habitables ».
Un bémol toutefois avec les quatre exoplanètes découvertes autour de l’étoile de Barnard. Aucune ne se trouve dans sa zone habitable, dont les périodes orbitalespériodes orbitales s’étendent de 10 à 42 jours. Les données actuelles excluent également la présence de planètes de la zone habitable dont la masse est supérieure à 0,57 masse terrestre, bien que des planètes plus petites restent possibles.
