Les Exoplanètes d'hier à aujourd'hui

Quand l’être humain croyait que la Terre était unique

Pendant des millénaires, les humains ont pensé être seuls dans l’Univers. Bien entendu, la taille, la composition, la nature de l’Univers n’étaient pas connues. Il était donc difficile pour les peuples d’autrefois de comprendre ce qu’il pouvait bien y avoir dans le ciel.

Pour cette raison, toutes les civilisations qui existent, ou ont existé, ont développé des cosmogonies, c’est-à-dire des histoires qui relatent l’origine, la nature, et l’avenir de l’Univers tel que ces sociétés l’imaginaient.

Mais lorsque l’astronomie se développa comme science, on commença à prendre conscience de la nature et des lois qui régissent l’Univers qui nous entoure. Le télescope par exemple, permit d’observer pour la première fois avec détails, l’aspect des planètes de notre système solaire. Les astronomes ont donc pu démontrer que la Terre, non seulement n’était pas unique dans notre système solaire, mais qu’elle n’était qu’une planète parmi un ensemble de planètes qui gravitent toutes autour de notre Soleil.

Par la suite, nous avons graduellement compris que toutes les étoiles que nous apercevons dans le ciel sont toutes des soleils comme le nôtre qui gravitent autour de notre galaxie, la Voie lactée. Et comme si ce n’était pas suffisant, notre galaxie n’est qu’une galaxie parmi 2000 milliards de galaxies dans l’Univers.

De là à envisager l’existence d’autres planètes, présentent dans d’autres systèmes solaires, il n’y a plus qu’un pas à franchir.

Mais jusqu’à récemment, en raison de la distance qui nous séparent des autres étoiles, il était très difficile d’espérer observer une planète gravitant autour d’un autre soleil. Les instruments que nous possédions n’étaient tout simplement pas suffisamment développés pour permettre un tel exploit.

Heureusement, au cours des années 1980 et 1990, le développement de nouveaux instruments d’observation, comme les télescopes spatiaux, sont venus assister les astrophysiciens dans leur quête des exoplanètes.

La première exoplanète découverte :

En 1992, l’astronome polonais Aleksander Wolszczan a annoncé avoir détecté la première exoplanète. Celle-ci gravite autour d’un pulsar (étoile à neutron gravitant autour d’elle-même à une vitesse extrêmement élevée et produisant ainsi un rayonnement électromagnétique depuis ses pôles.) Bien qu’il s’agissait effectivement d’une découverte remarquable, on était encore loin de pouvoir affirmer avoir véritablement observé une exoplanète de façon directe.

Pendant plus de 10 ans encore, les exoplanètes ne seront découvertes que par des moyens indirects. En effet, les découvertes étaient effectuées en étudiant les perturbations gravitationnelles provoquées sur les étoiles ou encore la baisse de luminosité d’une étoile lorsqu’une planète passe entre son soleil et nous (un peu à la manière d’une éclipse, mais à une plus grande échelle.)

Il faudra attendre 2005 pour que les chercheurs observent, pour la première fois, et de manière directe, une exoplanète gravitant autour de son soleil.

Les premières exoplanètes observées :

Les premières observations d’exoplanètes surviennent en 2005. C’est grâce au télescope à infrarouge américain Spitzer que l'on réalise les premières observations directes de deux exoplanètes: HD 209458 b et TrES-1b

Si les découvertes d’exoplanètes étaient auparavant un événement rare, depuis le début des années 2000, des milliers d’exoplanètes ont été découvertes. On en découvre désormais presque chaque jour.

Évolution du nombre d'exoplanètes découvertes chaque année selon la méthode de détection (dernière mise à jour : janvier 2020). Rose: Vitesses radiales, vert: Transit astronomique, violet: Timing, bleu: Imagerie directe, orange: Microlentilles gravitationnelles. (source: Wikipédia)

Combien y a-t-il d’exoplanètes?

Depuis la découverte de la première exoplanète, des milliers d’autres ont été découvertes et analysées. Encore aujourd’hui, chaque nouvelle découverte suscite l’enthousiasme.On compte désormais plus de 4000 exoplanètes découvertes. Il est donc tout à fait raisonnable de  penser que les chances que la vie puisse exister ailleurs soient plus élevées qu’on pourrait l’espérer.

Le télescope spatial TESS est à l’origine de nombreuses exoplanètes découvertes récemment.

Télescope TESS (source: NASA)

Pour détecter les exoplanètes, TESS utilise la méthode du transit planétaire qui consiste à détecter et analyser la baisse de luminosité des étoiles lorsque qu'une planète transite entre l'étoile et le télescope qui l'observe.

Méthode de détection du transit des exoplanètes (source: Wikipedia)

Y-a-t-il de la vie ailleurs?

C’est la grande question qui accompagne chaque nouvelle découverte d’une exoplanète. Mais pour l’instant, aucune planète découverte n’a présenté les caractéristiques essentielles à la vie, comme la distance par rapport à son soleil (la zone dite habitable), la composition de son atmosphère, sa taille, etc.

Bien entendu, la vie peut peut-être exister dans des conditions que l’on qualifierait d’improbables. Mais pour l’heure, si l’on se base sur les critères optimaux que la Terre offre en exemple, on constate qu’aucune candidate sérieuse n’a été découverte.

Un article récent s’est d’ailleurs demandé si la vie n’était peut-être pas aussi probable qu’on aurait pu l’espérer. D’autant plus qu’avec la quantité astronomique de planètes qui existent dans notre galaxie, on pourrait être porté à croire que de nombreuses planètes permettant la vie devraient exister.

Quelques exoplanètes découvertes récemment

La « presque » planète habitable

Il y a quelques semaines de cela, la découverte d' une exoplanète à fort potentiel au sein du système TOI 700, a été annoncée par la NASA.

Vue d’artiste de TOI 700d (source: NASA)

Il s’agit de la première exoplanète découverte dont la taille est comparable à la Terre et qui se situe dans la zone habitable de son soleil. Cette position clé est cruciale, car elle permet à l'eau, comme sur Terre, d'exister à l'état liquide. Cette caractéristique est donc essentielle à l'apparition de la vie comme on la connait sur Terre. 

Orbite de TOI 700d dans la zone habitable (source: NASA)

Cependant, l’exoplanète, qui a été baptisée TOI 700d, a la particularité d’être en rotation synchrone avec son soleil. Autrement dit, elle présente constamment la même face. De sorte qu’une partie de la planète connait un jour éternel et l’autre face est baignée dans une nuit sans fin. Les chercheurs se demandent maintenant si la vie peut se développer sur une telle planète. De plus, une année sur cette planète ne dure que 37 jours! Elle serait également couverte d’océan et son atmosphère serait constituée en grande partie de dioxyde de carbone.

C’est bien dommage, car, pour la première fois, nous avions finalement trouvé une candidate idéale pour abriter la vie.

Un article récent sur la planète TOI 700d interrogeait justement Francis Rocard, astrophysicien français, sur les conclusions que l’on pouvait tirer de ses dernières années de recherche. Contrairement à ce que l’on a pu croire jusqu’à récemment, la vie ne serait finalement pas aussi fréquente.

En effet, quand les chercheurs ont pris la mesure de la quantité phénoménale d’étoiles dans l’Univers, ils ont tout naturellement pensé que la probabilité de trouver des planètes habitables devait être élevée. Or, selon Francis Rocard, les récentes découvertes tendent plutôt à montrer que notre système solaire serait plutôt atypique!

Le coucher de soleil de Tatooine

Récemment une exoplanète a été découverte par un jeune lycéen en stage à la NASA!

En étudiant le système solaire TOI 1338, l’apprenti astrophysicien a remarqué baisse marquée de la luminosité provenant de ce système solaire. Mais ce système est très particulier, car il s’agit d’une système solaire binaire. L’une des étoiles tourne autour de l’autre en une quinzaine de jours!

Comme nous l’avons vu plus haut, l’analyse de la luminosité des étoiles et l’une des manières de découvrir des exoplanètes. Effectivement, après des analyses plus approfondies, il s'est avéré que la baisse d'intensité de la luminosité résultait bel et bien du passage d'une planète devant l'un des soleils.

La géante brûlante

Une récente étude parue le 7 janvier 2020 a fait état d’une nouvelle découverte exceptionnelle (décidément, en matière d'exoplanète, l’exception devient la règle!). En effet, des astrophysiciens ont annoncé la découverte de la planète la plus chaude jamais découverte à ce jour. Baptisée KELT-9b, l’atmosphère de cette géante gazeuse atteint les 4300 degrés Celsius !!! Tenez-vous bien, cette température est même supérieure à certaines étoiles! Ces géantes gazeuses aux températures extrêmement chaudes ont été baptisées des Jupiter Chauds ou des planètes de type Jupiter Ultra-Chaud.

Comme pour TOI 700d, KELT-9b est également en rotation synchrone avec son étoile. Une seule face est éclairée par son étoile.

Conclusion

Que peut-on conclure de ces récentes découvertes? Tout d’abord, les recherches récentes montrent que l’étude des exoplanètes est en pleine croissance. Dans les années à venir, les nouvelles technologies permettront également des progrès majeurs dans l’observation et l’analyse des planètes lointaines.

Après plus 4000 exoplanètes découvertes à ce jour, de nouveaux modèles commencent à être établis. Ces modèles permettront par la suite d’établir des théories sur l’origine des planètes et de la vie de manière générale.

Quoi qu’il en soit, les prochaines années risquent d’apporter leur lot de surprise en matière d’exoplanètes.

Il reste encore énormément de planètes à découvrir. On commence à peine à entrevoir combien de planètes il existe dans l'Univers.

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