À la recherche d’une planète «superhabitable» à Alpha Centauri

AlphaCent

Tout au long de l'année 2014, les trajectoires imbriquées des deux principales étoiles d'Alpha Centauri nous ont empêché de les observer. Alors qu'ils ont commencé à se séparer, les scientifiques ont pu commencer à rechercher chez notre voisin stellaire le plus proche tout signe d'une planète potentiellement superhabitable (une planète plus habitable que la Terre elle-même).



Plusieurs systèmes stellaires, comme Alpha Centauri, ont longtemps été négligés dans la recherche de planètes potentiellement habitables. On pensait que la formation de deux étoiles ou plus laisserait à peine assez de masse restante pour cohérer dans les planètes, et que même si ces planètes étaient créées, l'attraction gravitationnelle d'une deuxième étoile proche les expulserait de leurs orbites - soit en les poussant. hors du système ou en les tirant pour tomber dans l'une des étoiles. Depuis le lancement de Kepler, nous avons trouvé plusieurs étoiles binaires avec des planètes en orbite autour d'elles. Cela signifie que nous savons maintenant que les systèmes d'étoiles binaires ou même tertiaires peuvent former des planètes, même si la mécanique orbitale est plus délicate que les configurations à une seule étoile.



En 2008, une équipe de chercheurs des universités de Californie, de l'État de San Francisco et du SETI Institute a publié une étude dans The Astrophysical Journal montrant leurs simulations informatiques de la formation de planètes autour d'Alpha Centauri B.Pour toutes les conditions initiales possibles étudiées, entre 1 et 4 des planètes ont été créées en orbite autour de cette étoile, dont près de la moitié résiderait dans la zone habitable. Ces fortes chances de trouver des planètes à Alpha Centauri semblaient prouvées en 2012 lorsqu'une équipe européenne dirigée par Xavier Dumusque a annoncé la détection de la planète Alpha Centauri Bb. Malheureusement, nous n’avons pas été en mesure de confirmer l’existence d’Alpha Centauri Bb, car il est juste au seuil de ce que notre équipement peut détecter.



La confirmation des planètes dans la zone habitable d'Alpha Centauri serait remarquable pour deux raisons. Premièrement, une telle planète est potentiellement suffisamment proche, à un peu plus de quatre années-lumière, pour que nous puissions l'atteindre et la coloniser si nous utilisions des fusées nucléaires (la NASA a proposé un plan pour y parvenir, baptisé Project Longshot). Deuxièmement, si les prévisions sont exactes, nous devrions trouver une planète superhabitable dans le système Alpha Centauri.

Jetons un coup d'œil aux simulations qui prédisent une planète superhabitable à Alpha Centauri et aux raisons pour lesquelles les scientifiques pensent pouvoir en trouver une.



Formation de planètes dans Alpha Centauri B

L'équipe de l'Université de Californie a réalisé neuf simulations informatiques différentes en les faisant varier dans les différentes conditions initiales possibles attendues pour le système Alpha Centauri. La figure suivante montre l'une de ces simulations - en particulier le stade évolutif tardif d'un disque protoplanétaire contenant initialement 600 embryons de masse lunaire. Comme vous pouvez le voir, en raison de l'attraction gravitationnelle de son étoile jumelle, les seules orbites stables sont à moins de 2 A.U., et après 50 millions d'années, toute masse au-delà de 2 A.U. a été lancé sur des orbites très excentriques et a migré vers l'intérieur pour être accrété par des corps internes, est entré en collision avec l'étoile centrale ou a été éjecté du système.



PlanétaireFormation

La figure ci-dessous montre les résultats des différentes simulations effectuées, montrant les planètes résultantes pour chaque condition initiale, à partir d'un disque protoplanétaire avec seulement 400 embryons de masse lunaire, jusqu'à 900 embryons.



Étoiles3

Dans tous les cas, le modèle prédit la formation de 1 à 4 planètes, 42% d'entre elles étant statistiquement susceptibles de se former dans la zone habitable.



Planètes superhabitables

La Terre est la seule planète habitée que nous connaissons, nous avons donc tendance à l'utiliser comme référence idéale dans notre recherche d'exoplanètes habitables. Cela a conduit à l'hypothèse des terres rares, qui détaille le nombre élevé de circonstances improbables qui étaient nécessaires pour que la vie apparaisse sur Terre, et concluant que la vie complexe doit être un phénomène rare dans l'univers. Mais que se passe-t-il si la Terre n'est pas une planète habitable commune, de la même manière que notre système solaire s'est avéré ne pas être un système planétaire commun? Plus précisément, le système solaire n'a pas de soi-disant super-Terre. Ces types de planètes, 1 à 3 fois plus grandes que la nôtre, se sont avérées communes dans tout le cosmos.



La question intrigante «qu'est-ce qui pourrait rendre une exoplanète encore plus habitable que la Terre?» a été lancé dans un chat en direct par John Armstrong de la Weber State University. Il a inspiré plus de recherches de René Heller de l'Université McMaster, cataloguant la liste des propriétés qui aident à rendre un monde habitable et étudiant les types de planètes et de lunes qui correspondent le mieux à ces critères. Cette étude réfute l'hypothèse des terres rares, concluant que la Terre n'est qu'un monde à peine habitable, car elle avait besoin de tant de circonstances improbables pour l'émergence de la vie. Il existe une variété de processus qui peuvent rendre les conditions environnementales sur une planète ou une lune plus propices à la vie que ce n'est le cas sur Terre.

le zone habitable d'une étoile n'est qu'un cadre de référence, mais nous ne devons pas y limiter nos recherches. Les forces de marée et l'effet de serre peuvent rendre une planète habitable inhabitable ou créer un monde habitable au-delà de la zone typique de Boucle d'or. Mars, par exemple, se trouve dans la zone habitable de Sol, bien que nous n'ayons pas encore détecté de vie dessus.

Étoiles2

La lune Europa est un bon exemple d'un corps éloigné de la zone habitable rendue habitable par ses forces de marée. Tout au long de l'étude, ces lunes habitables en dehors de la zone Goldilocks sont appelées super-Europas.

Ensuite, l'étude examine les différents facteurs affectant l'évolution de la vie sur une planète, identifiant quelles conditions offrent plus de chances de développer la vie que la Terre elle-même. Des facteurs tels que la taille de la planète et de l'étoile, la distribution continentale, la profondeur de l'océan, la quantité d'eau présente, l'activité tectonique, la variabilité de la température de surface, la composition atmosphérique, le bouclier magnétique, la vitesse de rotation, l'inclinaison axiale, l'excentricité du orbite, le type et la quantité de rayonnement reçu, l'âge du système solaire et la possibilité de panspermie dans le système sont tous considérés.

Dans l'ensemble, les chercheurs ont conclu que les mondes superhabitables auront tendance à orbiter autour des naines orange, et seront légèrement plus âgés et deux à trois fois plus massifs que la Terre. Cela correspond parfaitement à Alpha Centauri B et aux planètes attendues par nos simulations - ce qui en fait la cible idéale pour rechercher un monde superhabitable.

Détection de planètes dans Alpha Centauri B

Il peut sembler étrange que nous puissions détecter des milliers d'exoplanètes sur des systèmes à des centaines d'années-lumière, et pourtant nous ne pouvons pas confirmer l'existence de planètes dans notre étoile la plus proche, à seulement quatre années-lumière de nous.

Les exoplanètes peuvent être détectées directement ou indirectement. Jusqu'à présent, la détection directe n'a pu montrer que des exoplanètes géantes, plusieurs fois plus grandes que Jupiter et en orbite à de grandes distances de leurs étoiles. Il faudra attendre le télescope spatial James Webb en octobre 2018 pour pouvoir visualiser directement des planètes plus petites au plus près de leurs étoiles.

La détection indirecte des exoplanètes a deux méthodes principales: la détection par transport de masse ou par vitesse radiale. La majorité des exoplanètes confirmées ont été détectées par la méthode du transport en commun, qui détecte la diminution de la luminosité d'une étoile à chaque fois que l'orbite d'une planète passe devant son étoile, la recouvrant partiellement. Cela signifie que seules les exoplanètes avec des orbites qui les déplacent pour passer directement entre son étoile et nous peuvent être détectées avec cette méthode. Dans le cas d'Alpha Centauri, il a été estimé qu'il n'y a que 30% de chances que ses planètes soient visiblement alignées et détectables grâce aux transports en commun.

Étoiles4

Une étude récente du télescope Hubble n'a pas détecté la planète Alpha Centauri Bb par cette méthode - bien que cela ne signifie pas nécessairement qu'elle n'existe pas, mais que son orbite ne transiterait pas entre l'étoile et nous. Au lieu de cela, un autre transit a été détecté qui semble concerner une planète de la taille de la Terre sur une orbite plus éloignée qu'Alpha Centauri Bb. D'autres observations sont nécessaires pour confirmer l'existence de la planète.

Enfin, il y a la détection des exoplanètes par la méthode de la vitesse radiale. Cette méthode cherche à détecter la légère oscillation de l'étoile motivée par l'attraction gravitationnelle d'une planète lorsqu'elle orbite autour de l'étoile. Encore une fois, la difficulté réside dans la détection de petites exoplanètes sur des orbites éloignées, car les exoplanètes géantes et les orbites proches exercent des attractions gravitationnelles beaucoup plus importantes sur l'étoile et créent des oscillations facilement visibles.

Radial_Velocity_Exoplanet_Detection

Les enquêtes appliquant cette méthode ont exclu l'existence de géantes gazeuses dans Alpha Centauri. Mais ils ont été incapables de fournir des réponses définitives sur l'existence de planètes de la taille de la Terre, car leur attraction gravitationnelle est au seuil de ce que nos instruments peuvent détecter. Des instruments plus précis sont en cours d'installation pour le moment, comme le SPRESSO qui serait opérationnel en 2016 au Very Large Telescope au Chili avec une précision de 10 centimètres par seconde (à titre de comparaison, l'attraction gravitationnelle de la Terre sur le Soleil provoque un attraction de 9 centimètres par seconde). Ces nouveaux instruments seront 10 fois plus précis que les instruments actuellement utilisés.

Nous nous rapprochons rapidement de la détection de planètes rocheuses dans Alpha Centauri. Selon Debra Fisher, qui dirige une équipe à Yale travaillant sur la détection des planètes rocheuses dans le système, son équipe et celle située à Genève utiliseront les prochaines années pour développer des instruments innovants dans le but d'atteindre une précision de 10 centimètres par seconde. - un facteur de gain de dix par rapport à la précision du courant. «L'équipe genevoise conçoit un instrument à haute résolution, ESPRESSO, pour les télescopes de 8 mètres de Paranal au Chili», a-t-elle déclaré. «Mon équipe conçoit EXPRES pour le télescope Discovery Channel. Comme l'indiquent les acronymes, nous visons tous les deux l'extrême précision nécessaire pour détecter de manière robuste les planètes de la masse terrestre en orbite à des distances de la zone habitable.

Une fois que nous aurons cette capacité, qui sait ce que nous trouverons?