À une distance de 4,37 années-lumière de la Terre, Alpha Centauri est le système stellaire le plus proche du nôtre. Depuis des générations, les scientifiques et les penseurs spéculatifs se demandent s'il pourrait avoir un système planétaire comme notre propre Soleil, et si la vie peut également y exister. Malheureusement, les efforts récents pour localiser les planètes extrasolaires dans ce système stellaire ont échoué, et les détections potentielles se sont avérées être le résultat d'artefacts dans les données.
En réponse à ces efforts infructueux, plusieurs projets plus ambitieux sont en cours de développement pour trouver des exoplanètes autour d'Alpha Centauri. Il s'agit notamment des télescopes spatiaux à imagerie directe comme Project Blue et la mission interstellaire connue sous le nom de Breakthrough Starshot. Mais selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Yale, les données existantes peuvent être utilisées pour déterminer la probabilité des planètes dans ce système (et même quel type).
L'étude qui a détaillé leurs conclusions a récemment été publiée dans Le journal astronomiquesous le titre "Planétabilité détectable dans le système Alpha Centauri". L'étude a été dirigée par Lily Zhao, étudiante diplômée de l'Université de Yale et boursière de la National Science Foundation (NSF), et co-écrite par Debora Fischer, John Brewer et Matt Giguere de Yale et Bárbara Rojas-Ayala de l'Universidad Andrés Bello au Chili.
Dans l'intérêt de leur étude, Zhao et son équipe ont réfléchi à la raison pour laquelle les efforts pour localiser les planètes dans le système stellaire le plus proche du nôtre ont jusqu'à présent échoué. Cela est surprenant quand on considère comment, statistiquement parlant, Alpha Centauri est très susceptible d'avoir un système qui lui est propre. Comme le professeur Fischer l'a indiqué dans un récent communiqué de presse de Yale News:
"L'univers nous a dit que les types de planètes les plus courants sont les petites planètes, et notre étude montre que ce sont exactement celles qui sont les plus susceptibles d'être en orbite autour d'Alpha Centauri A et B ... Parce que Alpha Centauri est si proche, c'est notre premier arrêt en dehors de notre système solaire. Il y a presque certainement de petites planètes rocheuses autour d'Alpha Centauri A et B. "
En plus d'être professeure d'astronomie à l'Université de Yale, Debora Fischer est également l'une des dirigeantes du Yale Exoplanets Group. En tant qu'expert dans son domaine, Fischer a consacré des décennies de sa vie à la recherche d'exoplanètes et à la recherche d'analogues de la Terre au-delà de notre système solaire. Avec un financement partiel fourni par la NASA et la National Science Foundation, l'équipe s'est appuyée sur les données existantes collectées par certains des derniers instruments de chasse aux exoplanètes.
Il s'agit notamment de CHIRON, un spectrographe monté sur le système de télescope de recherche à petite et modérée ouverture (SMARTS) de l'Observatoire interaméricain Cerro Telolo (CTIO) au Chili. Cet instrument a été construit par l'équipe de Fischer, et les données qu'il a fournies ont été combinées avec les instruments de recherche de planètes à haute vitesse radiale à haute précision (HARPS) et Ultraviolet et Visual Echelle Spectrograph (UVES) du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO.
En utilisant dix ans de données collectées par ces instruments, Zhao et ses collègues ont ensuite mis en place un système de grille pour le système Alpha Centauri. Plutôt que de chercher des signes de planètes qui existaient, ils ont utilisé les données pour exclure quels types de planètes ne pouvaient pas exister là-bas. Comme Zhao l'a déclaré à Space Magazine par e-mail:
«Cette étude était particulière en ce qu'elle utilisait les données existantes du système Alpha Centauri non pas pour trouver des planètes, mais pour caractériser quelles planètes ne pouvaient pas exister. Ce faisant, il a renvoyé plus d'informations sur le système dans son ensemble et fournit des orientations pour les futures observations de ce système uniquement charismatique.
De plus, l'équipe a analysé la composition chimique des étoiles dans le système Alpha Centauri pour en savoir plus sur les types de matériaux qui seraient disponibles pour former des planètes. Sur la base des différentes valeurs obtenues par des campagnes d'observation menées par différents télescopes sur les trois étoiles d'Alpha Centauri (Alpha, Beta et Proxima), ils ont pu imposer des contraintes sur les types de planètes qui pourraient exister là-bas.
«Nous avons constaté que les données existantes excluent les planètes dans la zone habitable au-dessus de 53 masses terrestres pour alpha Centauri A, 8,4 masses terrestres pour Alpha Centauri B et 0,47 masses terrestres pour Proxima Centauri», a déclaré Zhao. «En ce qui concerne les compositions chimiques, nous avons constaté que les rapports carbone / oxygène et magnésium / silicium pour Alpha Centauri A et B sont assez similaires à ceux du Soleil.»
Fondamentalement, les résultats de leur étude ont effectivement exclu la possibilité de toute géante gazeuse de la taille de Jupiter dans le système Alpha Centauri. Pour Alpha Centauri A, ils ont en outre découvert que des planètes de moins de 50 masses terrestres pouvaient exister, tandis que Alpha Centauri B pouvait avoir des planètes plus petites que 8 masses terrestres. Pour Proxima Centauri, que nous savons avoir au moins une planète semblable à la Terre, ils ont déterminé qu'il pourrait y en avoir plus qui représentent moins de la moitié de la masse de la Terre.
En plus d'offrir de l'espoir aux chasseurs d'exoplanètes, cette étude comporte des implications plutôt intéressantes pour l'habitabilité planétaire. Fondamentalement, la présence de planètes rocheuses dans le système est encourageante; mais sans géantes gazeuses, un ingrédient clé pour garantir que les planètes restent habitables pourrait manquer.
"[N] ot seulement il pourrait encore y avoir des planètes de masse terrestre habitables autour de nos voisins stellaires les plus proches, mais il n'y a pas non plus de géantes gazeuses qui pourraient mettre en danger la survie de ces planètes rocheuses potentiellement habitables", a déclaré Zhao. "En outre, si ces planètes existent, elles sont susceptibles d'avoir des compositions similaires à notre propre Terre étant donné la similitude d'Alpha Cen A / B et de notre bien-aimé Soleil."
À l'heure actuelle, aucun instrument n'a pu confirmer l'existence d'exoplanètes dans Alpha Centauri. Mais comme Zhao l'a indiqué, elle et ses coéquipiers sont optimistes que les futures enquêtes auront la sensibilité nécessaire pour le faire:
"[L] e mois même a vu la mise en service de plusieurs instruments de prochaine génération promettant la précision nécessaire pour découvrir ces planètes possibles dans un avenir proche, et cette analyse a montré qu'il vaut certainement la peine de continuer à chercher!"
Il s'agit notamment du SPectrographe Echelle construit par ESO pour les exoplanètes rocheuses et les observations spectroscopiques stables (ESPRESSO) - qui a été récemment installé à l'Observatoire de Paranal - et le spectromètre EXtreme PREcision (EXPRES) construit à l'Université de Yale. Ce dernier instrument effectue actuellement une course d'observation à l'Observatoire Lowell en Arizona, auquel Zhao participe.
"Ces instruments promettent une précision allant jusqu'à 10-30 cm / s et devraient être en mesure de détecter de nombreuses planètes plus petites et plus éloignées - telles que les planètes habitables autour des étoiles Centauri", a déclaré Zhao. "Le champ de vision de ces deux instruments est légèrement différent (ESPRESSO a l'hémisphère sud, où se trouve Alpha Centauri, tandis qu'EXPRES couvre l'hémisphère nord, par exemple où se trouvent le Kepler et de nombreux champs K2)."
Avec de nouveaux instruments à leur disposition et des méthodes comme celle que Zhao et son équipe ont développée, le système stellaire le plus proche de la Terre deviendra à coup sûr un véritable trésor pour les astronomes et les chasseurs d'exoplanètes dans les années à venir. Et tout ce que nous y trouverons deviendra sûrement la cible d'études directes par des groupes comme Project Blue et Breakthrough Starshot. Si ET réside à côté, nous sommes sûrs d'en entendre parler bientôt!
