Exoplanètes : à la recherche de la vie

La course à la découverte

Jusqu’en 1995, nous ne connaissions que les neuf planètes (huit depuis 2006, date à laquelle Pluton est sorti de cette classification) de notre système solaire.

Mais cette année-là, bingo, une équipe suisse découvre "Pégase 51". Elle tourne autour de son étoile, comme la Terre autour du Soleil. Sauf qu’elle se trouve très loin de chez nous : à quelque 42 années-lumière, soit 42 fois 10 000 milliards de kilomètres, de notre soleil !

C’est une exoplanète, autrement dit, une planète hors de notre système solaire. Depuis cette première découverte, le perfectionnement des instruments a permis d’en détecter plus de 350.

Grandes ou petites, de masses plus ou moins importantes, il existe désormais tout un catalogue d’exoplanètes.

Les différentes méthodes de détection

Généralement, on détecte les exoplanètes indirectement, en observant leur étoile. Deux solutions dans ce cas :

• La méthode des vitesses radiales
  
  Du fait des forces de gravitation, une planète agit sur son étoile en la faisant tourner autour d’un point appelé centre de gravité du système étoile-planète. Plus la planète est massive et proche, plus la vitesse de l’étoile est grande.
  
  En mesurant cette vitesse, on peut déduire l’orbite et la masse de la planète.

•  La méthode des transits
  
  Une solution qui permet de mesurer la variation de luminosité de l’étoile.
  
  Si une planète passe devant l’étoile, elle produit une petite éclipse, la lumière de l’étoile faiblit, trahissant ainsi la présence d’une planète.
  
  La méthode des transits est la seule qui donne les diamètres exacts des objets détectés.

Mais il existe aussi une méthode dite indirecte.

En effet, si la forte luminosité de l’étoile qui accompagne l’exoplanète masque cette dernière la plupart du temps, exceptionnellement, les plus puissants instruments des observatoires dans le monde parviennent à la photographier.

Ici, la première image d'une planète extrasolaire ?

Au centre de l'image, la naine brune 2M1207, dans la constellation de l'Hydre. Le point rouge situé tout près pourrait être une exoplanète.

Pourquoi rechercher des exoplanètes ?

En 1995, nous ne connaissions que les planètes du système solaire et nous nous basions donc sur cette connaissance unique.

Or, la plupart des exoplanètes observées étonnent les chercheurs. On a par exemple trouvé de très grosses planètes très près de leur étoile. Alors que dans notre système solaire ce sont les plus petites qui se trouvent près du Soleil.

De ce fait, nous sommes passés d’un scénario unique avec des planètes intégrées dans une mécanique céleste bien réglée, à une multitude de scénarios possibles avec des exoplanètes qui n’ont pas les caractéristiques attendues.

C’est très excitant, car cela indique que notre système solaire pourrait être l’exception… et non la règle.

Objectif exoterres

Corot est un télescope particulièrement sensible aux plus infimes variations de luminosité d’une étoile.

Son objectif : trouver des petites planètes qui soient d’une masse légèrement supérieure à celle de la Terre.

Pour cela, il travaille depuis l’espace, endroit idéal pour s’affranchir des effets de l’atmosphère et observer la même région du ciel pendant longtemps.

Par périodes de 5 mois, Corot scrute deux régions du ciel, peuplées chacune d’environ 12 000 étoiles détectables avec un temps de pose de 8 minutes sur chaque étoile.

La permet de déduire le rayon de la planète.

Pour en connaître la masse, il faut réaliser des observations complémentaires depuis le sol.

Ce qu'il a vu : beaucoup d'imprévus

Début juillet 2009, Corot avait détecté sept planètes. Mais pas forcément les "petites" auxquelles on s’attendait.

Ainsi, Corot-Exo-1b, la première, avait une masse équivalente à 1,3 fois celle de Jupiter, la plus grosse planète de notre système solaire.

Corot-Exo-2b est de la même trempe avec une masse équivalente à 3,5 fois celle de Jupiter.

Corot-Exo-3b bat tous les records avec 20 fois la masse de Jupiter. C’est énorme ! À se demander même s’il s’agit bien d’une planète… Ce pourrait être une très petite naine brune, c’est-à-dire une étoile "avortée" parce qu’elle n’est pas suffisamment massive et chaude pour briller comme une étoile normale.

Comment un objet aussi massif et aussi proche de son étoile peut-il s'être formé ? C'est la question que se posent les scientifiques.

Corot-Exo-7b : la plus petite des exoplanètes est une Terre

Elle se trouve à 400 années-lumière de notre système solaire, et c’est une planète toute petite, 1,7 fois le rayon de la Terre.

Exactement ce que Corot cherchait. Au départ, le signal perçu était si faible que personne n’y croyait.

Les scientifiques n’étaient pas au bout de leurs surprises : elle n’est qu’à 2,5 millions de km de son étoile, soit 3 fois son rayon, ce que l’on pensait impossible (Mercure, la planète la plus proche du Soleil, est à 50 millions de km de celui-ci !). Située si près de son étoile, il y règne une température extrêmement élevée, entre 1000° et 1500°.

Par ailleurs, elle tourne très vite (en 2 jours à peine) autour de son étoile. Mais surtout, en septembre 2009, les scientifiques l'ont annoncé : Corot-Exo-7b est la seule exoplanète rocheuse reconnue, autrement dit c'est une Terre !

Elle intrigue les experts, au point de se demander si cette planète ne s’est pas formée très loin de son étoile avant de migrer vers celle-ci. Et peut-être est-elle en train de tomber sur son étoile !

Comment chercher la vie ailleurs ?

La question de la vie dans l’Univers relevait jusqu’ici de pures spéculations. On y croyait… ou pas. Mais elle peut désormais se poser de façon scientifique : on observera des traces de vie… ou pas ! Deux approches coexistent :

• Le programme américain SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence) vise à identifier directement des civilisations extraterrestres par les signaux radio qu’elles pourraient émettre ;

• En Europe, on privilégie une approche dite "pas à pas" : il faut d’abord déterminer combien d’étoiles se trouvent dans notre galaxie (sans doute une centaine de milliards) ; trouver lesquelles possèdent des planètes ; lesquelles sont habitables ; et enfin, lesquelles abritent une quelconque forme de vie.

La recette de la vie

Qu’est-ce que la vie ? Grosso modo, un système structuré, capable de se reproduire et de s’adapter à son environnement.

Sur Terre, la plupart des molécules contiennent du carbone capable de se lier à d'autres atomes pour former, en présence d’eau liquide, les éléments nécessaires à la vie. Et tout cela fonctionne grâce à une source d’énergie, le Soleil.

Une planète "habitable" devrait donc posséder du carbone en abondance, de l’eau liquide et se trouver à une distance raisonnable de son étoile.

À moins que la vie puisse apparaître dans de toutes autres conditions, totalement inconcevables pour nous…

C’est l’un des enjeux de l’exobiologie : savoir si notre forme de vie est assez courante pour se retrouver dans l’Univers, ou si c’est une particularité.

On a trouvé de l’eau à 63 années-lumière

Bonne nouvelle : on a trouvé de l’eau sur une exoplanète, HD 189733b.

Mauvaise nouvelle, cette planète est un four inhabitable : à 1 000 °C, l’eau s’y trouve sous forme gazeuse. Du coup, "exit les extraterrestres".

En fait, dans l’Univers, on trouve de l’eau pratiquement partout où on la cherche. Mais souvent, du fait des conditions de température et de pression, elle est à l'état gazeux ou solide.

L’important si l’on cherche la vie est de trouver de l’eau liquide. Pour cela, il faut regarder dans des endroits propices à cet état.

C'est-à-dire où les températures peuvent varier de 0 à plus de 400 °C… et des pressions pouvant atteindre plusieurs centaines d’atmosphères…

Tout n’est pas perdu !

Les exobiologistes, ces drôles d'humains

Depuis les premières découvertes d’exoplanètes, des équipes de physiciens, chimistes, biologistes et astrophysiciens ont orienté leurs recherches sur ce sujet.

Au quotidien, ces exobiologistes travaillent essentiellement sur la mise au point d’instruments capables d’aller regarder toujours plus loin, scrutant des dizaines de milliers de données, graphes, courbes envoyés par les télescopes terrestres et spatiaux. Pas très glamour !

Et pourtant les yeux des chercheurs brillent quand ils parlent de ces objets qui, il y a encore dix ans, existaient à peine dans l’esprit humain...