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La découverte d'exoplanètes a longtemps défié la sagacité des astronomesastronomes. Les problèmes n'étaient pas seulement d'ordre technologique mais aussi d'ordre théorique. D'après les modèles de formation des systèmes planétaires, seules des planètes géantes orbitant en 10 à 20 ans autour d'une étoile devaient pouvoir être détectées les premières sur Terre par la méthode des vitesses radiales.
En effet, lorsqu'une planète tourne autour d'une étoile, elle l'attire elle aussi de sorte que l'étoile elle-même tourne autour du centre de masse de son système planétaire. Ce mouvement se traduit par une oscillation de la position et de la vitessevitesse radiale de l'étoile par rapport à un observateur terrestre et donc par un décalage spectral de la lumièrelumière émise par l'étoile alternativement vers le bleu et vers le rouge. Il s'agit d'un banal effet Doppler-Fizeaueffet Doppler-Fizeau qui est d'autant plus important qu'une planète est massive et proche de son soleilsoleil.
Dans le cas idéal, où l'orbiteorbite est circulaire, la mesure de la vitesse radiale de l'étoile donne une courbe décrite par une sinusoïde parfaite dont la période est celle de la période de l'orbite de la planète. S'il existe plusieurs planètes ou que les orbites sont excentrées, la courbe des vitesses radiales est plus compliquée mais l'on peut en faire l'analyse. Toujours est-il que les astronomes s'attendaient à trouver en premiers de planètes géantes comme JupiterJupiter ou SaturneSaturne, ce qui nécessitait d'observer des variations de vitesse radiale sur plusieurs dizaines d'années.
La surprise fut donc grande quand Mayor et Queloz détectèrent en 1995 des oscillations de vitesse radiale de l'étoile 51 Pégase dont la période n'était que de quelques jours. Il fallut se rendre à l'évidence, des Jupiter chaudsJupiter chauds parfois bien plus massifs que les géantes de notre système solairesystème solaire existaient à des distances incroyablement faibles de leur étoile hôte. Les astronomes avaient donc cherché aux mauvais endroits.
La détection de planètes telluriquesplanètes telluriques de type terrestre est elle bien plus délicate car elles provoquent des oscillations bien plus faibles des vitesses radiales des étoiles. Celles que l'on pouvait détecter les premières devaient donc être en orbite autour de naines rougesnaines rouges de masses plus faibles que le Soleil et tourner à des distances elles aussi plus faibles que celles qui séparent du Soleil la Terre ou Mars. De fait, des « super exoterresexoterres » (exoplanètes telluriques d'une masse plusieurs fois supérieure à celle de la Terre) furent effectivement découvertes autour d'une étoile de type M située à 20,5 années-lumièreannées-lumière en direction de la constellationconstellation de la Balance en 2007. Il s'agissait de Gliese 581.
Cliquer pour agrandir. La zone dite habitable pour l’étoile Gliese 581 et le positionnement des différentes exoplanètes. Crédit : Eso d'après Franck Selsis, Univ. de Bordeaux
L'excitation a rapidement saisi le monde des exobiologistes et des astronomes lorsque l'on s'est apperçu que certaines des planètes telluriques autour de Gliese 581 étaient peut-être dans la fameuse zone d'habitabilitézone d'habitabilité permettant à l'eau de rester à l'état liquideétat liquide. Bien sûr, dans le cas d'une étoile naineétoile naine rouge bien moins lumineuse que le Soleil, cette région est bien plus proche de l'étoile.
Michel Mayor parle des exoplanètes autour de Gliese 581. Crédit : ESO
Aujourd'hui Michel Mayor, Didier Queloz et leur collègues de l'ESOESO dont des astronomes du LAOG à Grenoble comme X. Bonfils, TT. Forveille , X. Delfosse, H. Beust et C. Perrier viennent de publier les résultats des analyses de nouvelles observations conduites toujours avec l'extraordinaire instrument Harps de l'observatoire de l'ESO à La Silla au Chili.
Ils annoncent la découverte d'une exoterre d'une masse de seulement 1,9 fois celle de la Terre et orbitant en seulement 3,15 jours autours de Gliese 581. L'exoplanète Gliese 581e ne peut probablement pas abriter la vie car elle n'est pas dans la zone d'habitabilité. Mais il en est tout autrement de Gliese 581d. Sept fois plus massive que la Terre, elle tourne autour de son étoile avec une période de 66,8 jours, ce qui la place maintenant clairement dans la zone d'habitabilité de Gliese 581.
Le sixième podcast de l'ESO. Crédits : conception visuelle et montage: Martin Kornmesser, et Andre Luis Calçada Roquette. Image: Peter Rixner. Montage: Herbert Zodet. Web et de soutien technique: Lars Holm Nielsen et Raquel Yumi Shida. Ecrit par: Henri Boffin et Colleen Sharkey Animateur: Dr J. Narration: Gaitee Hussain. Musique: movetwo. Images et photos: ESO. Réalisé par: Herbert Zodet et Colleen Sharkey. Producteur exécutif: Lars Lindberg Christensen
Selon les astronomes, il pourrait s'agir d'une exoplanète tellurique initialement recouverte de glace et ayant migré dans la zone d'habitabilité. Elle serait alors le premier exemple probable d'un vieux rêve des planétologues et des écrivains de science-fiction : une planète océanplanète océan.
Un tel résultat suggère fortement que même si la plupart des systèmes planétaires ne ressemblent probablement pas au nôtre, non seulement des planètes capables d'héberger la vie doivent exister à foison dans la Voie lactéeVoie lactée mais des missions comme CorotCorot ou Kepler ne devraient pas tarder à détecter des planètes ressemblant à la Terre autour d'étoiles de type solaire, des naines jaunesnaines jaunes.
