Le télescope spatial Kepler a découvert 20 nouvelles exoplanètes en orbite autour de petites étoiles faibles. Cinq d'entre eux sont à l'intérieur de la zone habitable. Autrement dit, là où il peut y avoir de l'eau liquide et la vie elle-même. L'équipe Kepler l'a annoncé lors d'une réunion conjointe de la Direction de la recherche planétaire de l'American Astronomical Society et du Congrès planétaire européen.
De nouvelles planètes de la taille de la Terre, parfois légèrement plus petites, parfois plus grandes, comme Neptune (on les appelle des super-terres). Ils sont tout à fait adaptés pour y habiter même pour nous, sans se plier à une attraction excessive et sans s'envoler dans l'espace d'une légèreté extraordinaire. Elles tournent autour de très petites étoiles - des naines orange et rouge des classes K et M. Ces étoiles sont des parasites qui empêchent les scientifiques d'observer quelque chose d'important. Donc, dans tous les cas, Courtney Dressing, l'astronome de Caltech qui a présenté la découverte, les a surnommés.
Ils sont en effet omniprésents: jusqu'à trois quarts des étoiles de la Galaxie sont des naines rouges. Environ 250 sont proches, à moins de 30 années-lumière de notre Soleil (ce qui est énorme par rapport à eux, dix fois plus). Courtney elle-même, jeune et jolie, insiste pour que les planètes habitables soient recherchées à proximité d'étoiles aussi sombres. Ces dernières années, c'est devenu ce qu'on appelle maintenant une tendance ou un courant dominant.
Donc, les naines rouges. Les étoiles faibles, qui représentent moins de dix pour cent de la masse solaire en masse, et leur température de photosphère est de 3500 kelvin et moins, ce qui est presque la moitié de celle du Soleil. Cependant, hypothétiquement, ils peuvent vivre encore un billion d'années, ce qui dépasse l'horizon de l'imagination la plus violente. L'univers entier a commencé il y a seulement 13,8 milliards d'années. Pendant ce temps, de nombreuses étoiles sont nées et sont mortes, et les nains ont l'intention d'exister des centaines de fois plus longtemps. Aucun des physiciens n'entreprendra de prédire ce qui arrivera au monde pendant si longtemps, mais si tout reste "comme avant", alors la vie dans les étoiles de classe M peut survenir avec une probabilité élevée. Si ce n'est déjà fait.
Kepler-20f est une exoplanète en orbite autour de l'étoile Kepler-20 dans la constellation de la Lyre. Masse - 0,66 masse terrestre. L'orbite est la quatrième de l'étoile parente. Une année sur la planète dure 19 jours terrestres
Photo: mission NASA / Kepler
Dans la recherche d'une vie extraterrestre, les espoirs des terriens alternent avec les déceptions. Personne n'écrit de messages à l'esprit terrestre de l'extraterrestre, nulle part nous ne voyons de traces claires d'organismes même primitifs. Hope for Mars - presque arrêté. Maintenant, nous espérons Europe, la lune de Jupiter. Mais surtout l'espoir, bien sûr, réside dans les exoplanètes (planètes qui gravitent autour d'une étoile qui n'est pas le Soleil).
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La première exoplanète a été découverte par l'astronome polonais Alexander Wolschan en 1990. Il a calculé que l'une des étoiles à neutrons a deux planètes plus grandes que la Terre: l'une 3,4 fois, l'autre 2,8. Depuis, de nombreuses planètes ont été découvertes à proximité d'autres étoiles, et aujourd'hui, avec des candidats (signaux non encore confirmés), environ cinq mille d'entre elles sont connues.
Alors quelle est la sensation? Le fait que plusieurs planètes se sont avérées être à la fois semblables à la Terre et dans la zone habitable. De telles découvertes sont encore rares, bien qu'il y ait un sentiment que la voici, a commencé. Par exemple, en été, une planète semblable à la Terre a été trouvée près de l'étoile la plus proche de nous - la naine rouge Proxima Centauri. Il a été calculé à partir des observations de l'observatoire de La Silla au Chili.
Mais le télescope Kepler reste le principal fournisseur d'informations sur les mondes extérieurs au système solaire. Pourquoi a-t-il récemment commencé à trouver autant de planètes et de super-terres de la taille de la Terre? Roman Rafikov, professeur d'astrophysique à l'Université de Cambridge (Royaume-Uni) et à l'Institute for Advanced Study (Princeton, USA) a répondu à cette question à notre revue:
- Je ne dirais pas que c'est une tendance récente. Kepler les a ouverts presque dès le début de la mission, et cela fait déjà cinq ans. Il a été le premier, bien sûr, à trouver de grandes planètes comme Jupiter, qui donnent le signal le plus fort lorsqu'elles traversent le disque de l'étoile. Le signal de transit d'une planète comme la Terre est significativement, une fois sur 100, plus faible, par conséquent, pour de tels événements, vous devez suivre de nombreux transits afin de collecter des statistiques. Cela a pris du temps, mais dès le début de la mission, Kepler a donné des planètes comme Neptune et de taille similaire à la Terre.
Partie du système optique du télescope spatial Kepler
Photo: mission NASA / Kepler
Les observations d'étoiles avec une masse inférieure à celle du Soleil sont bonnes en ce que pendant le transit, une petite planète couvre une plus grande partie du disque de l'étoile que pendant le transit d'une étoile comme le Soleil. À savoir, la baisse relative de la luminosité de l'étoile est un signal pendant le transit. Par conséquent, il est toujours plus facile d'y trouver même de petites planètes. Il existe des projets spéciaux, par exemple MEarth, qui se spécialisent dans ces systèmes.
Y a-t-il de la vie là-bas? La question au stade actuel de la recherche est divisée en deux. Premièrement: est-ce possible là-bas en principe? Deuxièmement: pouvons-nous le détecter?
Commençons par le premier. La zone habitable est un concept plutôt primitif. C'est juste la zone autour de l'étoile, dans laquelle l'eau à la surface de la planète peut exister sous forme liquide. Pas trop près pour que l'eau se transforme en vapeur, et pas trop loin pour geler. Il y a de l'eau - il y a des réactions biochimiques dans les cellules. Nous avons introduit ce concept pour la simple raison que nous n'avons vu aucune autre vie que celle terrestre. Par conséquent, nous recherchons un similaire.
Les naines rouges sont des étoiles faibles et froides. Leur zone habitable est beaucoup plus proche que celle du Soleil. Si nous vivions là-bas, la Terre devrait se déplacer à l'intérieur de l'orbite de Mercure pour obtenir suffisamment de chaleur. Et il y aurait des problèmes. Le plus évident est le rayonnement: rayons X, puissantes fusées éclairantes. Seule l'atmosphère et, en cas de torchères, le champ magnétique peuvent s'en protéger.
Un autre problème est la gravité d'un luminaire proche. Ses forces de marée peuvent ralentir la rotation de la planète de la même manière que la Terre a ralenti la Lune (c'est pourquoi notre satellite est toujours tourné vers nous d'un côté). Ensuite, il y aurait toujours une journée chaude d'un côté de la planète et une nuit cosmique glacée de l'autre. De telles conditions, bien sûr, ne contribuent pas à l'émergence de la vie, mais il existe une option lorsque la planète tombe en résonance avec la gravité de l'étoile et tourne toujours, comme cela s'est produit avec Mercure. Le troisième problème est le vent stellaire: des flux de particules chargées s'échappant d'une naine rouge pourraient simplement souffler l'atmosphère dans l'espace pendant des milliards d'années.
La planète Proxima b tourne autour de l'étoile de Proxima Centauri dans la zone habitable
Photo: ESA / Hubble et NASA
Il existe des modèles pour contourner ces difficultés. Et comme il y a des modèles, alors quelque part dans la galaxie, ils pourraient être réalisés. Surtout quand on considère le nombre de petites étoiles et de planètes autour d'elles (selon les estimations modernes, il y en a des dizaines, voire des centaines de milliards).
Disons qu'il y a de la vie sur l'une de ces planètes, qui est similaire en biochimie à la Terre. Quels sont les signes pour le trouver? La réponse est la suivante: prouvez d'abord la présence d'eau liquide et d'une atmosphère, puis recherchez des biomarqueurs, dont le premier est l'oxygène libre. Le fait est que l'oxygène dans l'atmosphère peut apparaître presque exclusivement à la suite de la photosynthèse par des organismes vivants. Les processus physiques et chimiques, bien sûr, le créent également, mais pas dans de telles quantités. Plusieurs conditions doivent être remplies pour que ce gaz apparaisse seul. En général, s'il y a de l'oxygène dans l'atmosphère, les chances d'habitabilité sont considérablement augmentées. Jusqu'à présent, aucune de ces planètes n'a été trouvée. Est-il possible en principe d'étudier leurs atmosphères? Par conséquent - avec les télescopes terrestres et les observatoires du proche espace?
«Il s'avère que quelque chose est déjà possible maintenant», déclare Roman Rafikov. - Par exemple, le système TRAPPIST-1 récemment découvert contient trois planètes d'une taille de l'ordre de la Terre, en orbite sur de courtes orbites - un jour et demi et deux jours pour deux planètes intérieures - autour d'une étoile naine. Sa masse est de 8%, et son rayon est de 11% du solaire, la luminosité est 2000 fois inférieure à celle du Soleil. Dans ce cas, l'étoile est à 40 années-lumière de nous, très proche.
Récemment, une équipe internationale de chercheurs a utilisé le télescope spatial Hubble pour étudier les atmosphères de ces planètes en utilisant la spectroscopie en transmission. Dans cette méthode, les observations sont effectuées pendant le transit - l'absorption de la lumière des étoiles dans l'atmosphère de la planète à des longueurs d'onde correspondant aux éléments chimiques qu'elle contient est mesurée. C'est une observation très difficile car seule une petite fraction de l'atmosphère au niveau du membre de la planète est impliquée. Dans ce cas, pour amplifier le signal, les observateurs ont attendu que les deux planètes intérieures - qui se trouvent dans la zone habitable - passent à travers le disque de l'étoile en même temps. Leur signal combiné a été mesuré. Bonne idée.
Le résultat a montré que ces planètes ne peuvent pas contenir des atmosphères d'hydrogène étendues sans nuages. Mais d'autres possibilités demeurent - par exemple, une atmosphère fortement nuageuse comme celle de Vénus ou une atmosphère de vapeur d'eau. Ainsi, la portée de recherches supplémentaires sur ce système planétaire est énorme.
A l'avenir, le nouveau télescope infrarouge américain JWST (James Webb Space Telescope, il est prévu d'être opérationnel en 2018) fera de telles observations plus ou moins routinières.
Bien? Nous gardons nos poings. Nous attendons.
Miroirs du télescope spatial JWST (James Webb Space Telescope)
Photo: NASA