L’étoile lointaine TOI-700 a deux planètes potentiellement habitables en orbite, ce qui en fait un excellent candidat dans la recherche de la vie

La NASA a récemment annoncé la découverte d’une nouvelle planète de la taille de la Terre dans la zone habitable d’une étoile proche appelée TOI-700. Nous sommes  deux des astronomes qui ont mené la découverte de cette planète, appelée TOI-700 e. Le TOI-700 e se trouve à un peu plus de 100 années-lumière de la Terre – trop loin pour que les humains puissent le visiter – mais nous savons qu’il est de taille similaire à la Terre, probablement de composition rocheuse et pourrait potentiellement abriter la vie.

Vous avez probablement entendu parler de certaines des nombreuses  autres  découvertes d’exoplanètes ces dernières années. En fait, TOI-700 e est l’une des deux planètes potentiellement habitables du système stellaire TOI-700.

Les planètes habitables sont celles qui sont juste à la bonne distance de leur étoile pour avoir une température de surface qui pourrait soutenir l’eau liquide. Bien qu’il soit toujours passionnant de trouver une nouvelle planète potentiellement habitable loin de la Terre, l’objectif de la recherche sur les exoplanètes s’éloigne de la simple découverte de plus de planètes. Au lieu de cela, les chercheurs concentrent leurs efforts sur la recherche et l’étude des systèmes les plus susceptibles de répondre aux questions clés sur la façon dont les planètes se forment, comment elles évoluent et si la vie peut exister dans l’univers. TOI-700 e se démarque de beaucoup de ces autres découvertes planétaires car elle est bien adaptée aux études futures qui pourraient aider à répondre à une grande question sur les conditions de vie en dehors du système solaire.

Des méthodes spécifiques de détection des exoplanètes, comme la méthode des transits, qui recherche une baisse de la lumière provenant d’une étoile lointaine lorsqu’une planète passe devant elle, ont fait exploser le nombre d’exoplanètes connues.

De 1 à 5 000

Les astronomes ont découvert la première exoplanète autour d’une étoile semblable au Soleil en 1995 . Depuis, le domaine de la découverte et de la recherche sur les exoplanètes évolue rapidement.

Au début, les astronomes ne trouvaient que quelques exoplanètes chaque année , mais la combinaison de nouvelles installations de pointe axées sur la science des exoplanètes avec une sensibilité de détection améliorée a conduit les astronomes à découvrir des centaines d’exoplanètes chaque année. À mesure que les méthodes et les outils de détection se sont améliorés, la quantité d’informations que les scientifiques peuvent obtenir sur ces planètes a augmenté. En 30 ans, les scientifiques sont passés d’une capacité à peine à détecter des exoplanètes à la caractérisation d’indices chimiques clés dans leur atmosphère , comme l’eau, à l’aide d’installations telles que le télescope spatial James Webb.

Aujourd’hui, il existe plus de 5 000 exoplanètes connues , allant des géantes gazeuses aux petits mondes rocheux. Et peut-être le plus excitant, les astronomes ont maintenant trouvé une douzaine d’exoplanètes qui sont probablement rocheuses et en orbite dans les zones habitables de leurs étoiles respectives.

Les astronomes ont même découvert quelques systèmes – comme TOI-700 – qui ont plus d’une planète en orbite dans la zone habitable de leur étoile. Nous appelons ces systèmes clés de voûte.

Une paire de frères et sœurs habitables

TOI-700 a fait la une des journaux pour la première fois lorsque notre équipe a annoncé la découverte de trois petites planètes en orbite autour de l’étoile au début de 2020. En utilisant une combinaison d’observations de la mission Transiting Exoplanet Surveying Satellite de la NASA et du télescope spatial Spitzer, nous avons découvert ces planètes en mesurant de petits creux dans le quantité de lumière provenant de TOI-700. Ces baisses de lumière sont causées par des planètes passant devant la petite étoile naine rouge froide au centre du système.

En prenant des mesures précises des changements de lumière, nous avons pu déterminer qu’au moins trois petites planètes se trouvent dans le système TOI-700, avec des indices d’une possible quatrième. Nous avons également pu déterminer que la troisième planète de l’étoile, TOI-700 d, orbite dans la zone habitable de son étoile, où la température de la surface de la planète pourrait permettre l’eau liquide.

Le Transiting Exoplanet Surveying Satellite a observé TOI-700 pendant une autre année, de juillet 2020 à mai 2021, et en utilisant ces observations, notre équipe a trouvé la quatrième planète, TOI-700 e . TOI-700 e fait 95% de la taille de la Terre et, à notre grande surprise, orbite sur le bord intérieur de la zone habitable de l’étoile, entre les planètes c et d. Notre découverte de cette planète fait de TOI-700 l’un des rares systèmes connus avec deux planètes de la taille de la Terre en orbite dans la zone habitable de leur étoile. Le fait qu’il soit relativement proche de la Terre en fait également l’un des systèmes les plus accessibles en termes de caractérisation future.

Les grandes questions et les outils pour y répondre

Avec le lancement réussi du télescope spatial James Webb, les astronomes sont désormais en mesure de commencer à caractériser la chimie atmosphérique des exoplanètes et à rechercher des indices pour savoir si la vie existe sur elles. Dans un avenir proche, un certain nombre de télescopes massifs au sol aideront également à révéler de plus amples détails sur la composition des planètes éloignées du système solaire.

Mais même avec de nouveaux télescopes puissants, collecter suffisamment de lumière pour apprendre ces détails nécessite de pointer le télescope vers un système pendant une longue période de temps . Avec des milliers de questions scientifiques précieuses auxquelles répondre , les astronomes doivent savoir où chercher. Et c’est le but de notre équipe, trouver les exoplanètes les plus intéressantes et les plus prometteuses à étudier avec le télescope Webb et les futures installations.

La Terre est actuellement le seul point de données dans la recherche de la vie. Il est possible que la vie extraterrestre soit très différente de la vie telle que nous la connaissons, mais pour l’instant, des endroits similaires à la maison de l’humanité avec de l’eau liquide à la surface offrent un bon point de départ. Nous pensons que les systèmes clés de voûte avec plusieurs planètes susceptibles d’héberger la vie – comme TOI-700 – offrent la meilleure utilisation du temps d’observation. En approfondissant l’étude de TOI-700, notre équipe pourra en savoir plus sur ce qui rend une planète habitable, comment les planètes rocheuses similaires à la Terre se forment et évoluent, et les mécanismes qui ont façonné le système solaire. Plus les astronomes en savent sur le fonctionnement des systèmes stellaires comme TOI-700 et notre propre système solaire, meilleures sont les chances de détecter la vie dans le cosmos.

Joey Rodríguez

Professeur adjoint de physique et d’astronomie, Michigan State University