Existe-t-il une autre Terre quelque part dans notre galaxie? Avec le récent lancement du vaisseau spatial Kepler, les astronomes se rapprochent de plus en plus de la découverte d'une planète de la taille de la Terre sur une orbite semblable à la Terre. Mais une fois cette recherche réussie, les prochaines questions qui conduiront la recherche seront: cette planète est-elle habitable? At-il une atmosphère semblable à la Terre? Il ne sera pas facile de répondre à ces questions. Mais le télescope pour la tâche est le James Webb Space Telescope (JWST), prévu pour un lancement prévu en 2013. Deux chercheurs ont récemment examiné la capacité de JWST à caractériser les atmosphères de planètes semblables à la Terre hypothétiques, et ont trouvé que c'était le télescope qui serait capable de détecter certains gaz appelés biomarqueurs, tels que l'ozone et le méthane, pour des mondes proches de la taille de la Terre. (Voir notre article connexe: Q & A avec le Dr John Mather sur JWST.)
En raison de son grand miroir et de son emplacement au point L2 dans l'espace, le télescope spatial James Webb offrira aux astronomes la première réelle possibilité de trouver des réponses sur l'habitabilité des mondes proches de la Terre, a déclaré Lisa Kaltenegger du Harvard-Smithsonian Center. pour l'astrophysique et Wesley Traub du Jet Propulsion Laboratory. "Nous devrons être vraiment chanceux de déchiffrer l'atmosphère d'une planète semblable à la Terre lors d'un événement de transit afin de pouvoir dire qu'elle est semblable à la Terre", a déclaré Kaltenegger. "Nous devrons ajouter de nombreux transits pour ce faire - des centaines d'entre eux, même pour des étoiles proches de 20 années-lumière."
"Même si c'est difficile, ce sera un effort incroyablement excitant pour caractériser l'atmosphère d'une planète éloignée", a-t-elle ajouté.
Lors d'un événement de transit, une planète extrasolaire éloignée passe devant son étoile vue de la Terre. Au fur et à mesure que la planète transite, les gaz de son atmosphère absorbent une infime fraction de la lumière de l'étoile, laissant des empreintes digitales spécifiques à chaque gaz. En divisant la lumière de l'étoile en un arc-en-ciel de couleurs ou de spectre, les astronomes peuvent rechercher ces empreintes digitales. Kaltenegger et Traub ont étudié si ces empreintes digitales seraient détectables par JWST.
La technique de transit est très difficile. Si la Terre avait la taille d'un ballon de basket, l'atmosphère serait aussi mince qu'une feuille de papier, donc le signal résultant est incroyablement minuscule. De plus, cette méthode ne fonctionne que lorsque la planète est devant son étoile, et chaque transit dure au plus quelques heures.
Kaltenegger et Traub ont d'abord envisagé un monde semblable à la Terre en orbite autour d'une étoile semblable au Soleil. Pour obtenir un signal détectable à partir d'un seul transit, l'étoile et la planète devraient être extrêmement proches de la Terre. La seule étoile semblable au soleil assez proche est Alpha Centauri A. Aucun tel monde n'a encore été trouvé, mais la technologie ne devient capable de détecter des mondes de la taille de la Terre que maintenant.
L'étude a également examiné les planètes en orbite autour des étoiles naines rouges. Ces étoiles, appelées type M, sont les plus abondantes de la Voie lactée - beaucoup plus courantes que les étoiles jaunes de type G comme le Soleil. Ils sont également plus frais et plus faibles que le Soleil, ainsi que plus petits, ce qui facilite la recherche d'une planète semblable à la Terre en transitant par une étoile M.
Un monde semblable à la Terre devrait orbiter près d'une naine rouge pour être suffisamment chaud pour l'eau liquide. En conséquence, la planète orbiterait plus rapidement et chaque transit durerait de quelques heures à quelques minutes. Mais il subirait plus de transits dans un laps de temps donné. Les astronomes pourraient améliorer leurs chances de détecter l'atmosphère en ajoutant le signal de plusieurs transits, faisant des étoiles naines rouges des cibles attrayantes en raison de leurs transits plus fréquents.
Un monde semblable à la Terre en orbite autour d'une étoile comme le Soleil subirait un transit de 10 heures une fois par an. Accumuler 100 heures d'observations de transit prendrait 10 ans. En revanche, une Terre en orbite autour d'une étoile naine rouge de taille moyenne subirait un transit d'une heure tous les 10 jours. Accumuler 100 heures d'observations de transit prendrait moins de trois ans.
"Les étoiles naines rouges proches offrent la meilleure possibilité de détecter des biomarqueurs dans une atmosphère terrestre en transit", a déclaré Kaltenegger.
"En fin de compte, l'imagerie directe - étudier les photons de lumière de la planète elle-même - peut s'avérer une méthode plus puissante pour caractériser l'atmosphère des mondes semblables à la Terre que la technique de transit", a déclaré Traub.
Des études directes ont déjà été utilisées pour créer des cartes de températures brutes de planètes extrasolaires géantes extrêmement chaudes. Avec les instruments de nouvelle génération, les astronomes peuvent être en mesure d'étudier les compositions atmosphériques, pas seulement les températures. La caractérisation d'un «point bleu pâle» est la prochaine étape à partir de là, que ce soit en additionnant des centaines de transits d'une planète ou en bloquant la lumière des étoiles et en analysant directement la lumière de la planète.
Dans le meilleur des cas, Alpha Centauri A peut s'avérer avoir une planète semblable à la Terre en transit que personne n'a encore repérée. Ensuite, les astronomes n'auraient besoin que d'une poignée de transits pour déchiffrer l'atmosphère de cette planète et éventuellement confirmer l'existence de la première Terre jumelle.
Source: Harvard Center for Astrophysics
