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100 MILLIONS DE PLANETES VIABLE

Serait compatibles dans notre Galaxie avec une vie complexe. Alors pour 100 milliards de galaxies recenser dans l’univers connu la vie doit foisonner !

Dans une récente étude conduite par le professeur émérite Louis Irwin, entre 1 et 2 % des exo planètes de la Galaxie pourraient abriter une vie plus complexe que les bactéries. En tenant compte de paramètres connus ou supposés sur un échantillon de planètes extrasolaires confirmées, l’équipe de chercheurs a développé un indice pour les évaluer.

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Illustration d’exoplanètes arborant une vie complexe, c'est-à-dire, du point de vue d'un Terrien, équivalent à nos multicellulaires plutôt qu'à nos bactéries. Selon l’étude du professeur Irwin et de ses collègues, elles seraient au minimum cent millions dans notre galaxie avec un indice favorable. © PHL, UPR Arecibo, Nasa, Richard Wheeler

Parmi les nombreux astronomes lancés à la recherche d’exoplanètes, de préférence dans la zone habitable de leur étoile-hôte, quelques-uns ont développé des outils qui permettent d’évaluer d’une part, les similitudes de ces nouveaux mondes avec notre biosphère et d’autre part, leur habitabilité. Le premier, apparu en 2012, est nommé « indice de similarité avec la Terre » (Earth Similarity Index, ou ESI). Il propose d’évaluer les ressemblances avec notre planète sur une échelle de 0 à 1, la valeur 1 représentant un corps céleste comparable au nôtre pour la taille, le densité, la vitesse de libération, les températures en surface, la capacité à conserver une atmosphère, le climat, l'albédo, etc.

Au passage, signalons que la très médiatisée Kepler-186f est notée 0,64. L’indice peut aussi s’étendre aux satellites naturels (Europe, par exemple, a une valeur de 0,26) et d’éventuels exolunes. Plusieurs des chercheurs qui ont initié ce travail se sont à nouveau associés pour une nouvelle expérience, à dessein, cette fois, d’évaluer le degré de vie complexe qui peut exister à la surface d’autres mondes.

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Le système planétaire de Kepler-186, une naine rouge. Dans notre galaxie, 70 % des étoiles sont de ce type. © Nasa Ames, Seti

Un indice pour caractériser la possibilité d'une vie complexe

Louis Irwin, ancien professeur émérite à l’université du Texas (chaire de biologie) et ses collègues Dirk Schulze-Makuch (université de l’État de Washington), Alberto Fairén (université de Cornell) et Abel Méndez (université d’Arecibo), lesquels ont donc développé le concept d’ESI, viennent de publier dans la revue scientifique Challenges, un nouvel indice susceptible de mesurer le degré de vie complexe à la surface d’une planète, le BCI pour Biological Complexity Index. À l’instar du précédent, son échelle va de 0 à 1 et ne se résume pas aux seules planètes. « C’est la première étude qui s’appuie sur des données de corps planétaires observés au-delà du Système solaire » argumente le professeur Irwin.

Par vie complexe, les chercheurs n'entendent pas une vie intelligente, ni même sous forme végétale ou animale. En réalité, il faut comprendre des organismes plus grands et complexes que des bactéries. Pour déterminer cet indice, l’équipe prend en compte plusieurs paramètres dans sa formule : la densité et la composition de la planète (rocheuse, gazeuse, liquide ?), la température à sa surface, la chimie de son atmosphère, la distance avec l’étoile-parent, la stabilité et l’âge de celle-ci (à cet égard, les naines rouges n’ont pas toujours une bonne réputation…), etc.

C’est ainsi qu’après avoir passé au tamis un échantillon de 1.000 exoplanètes confirmées, les chercheurs ont relevé que les conditions étaient réunies pour l’émergence d’une vie complexe dans 1 à 2 % des cas. Ce qui, reporté sur un echantion de la population de la Voie lactée estimée à 10 milliards d’étoiles  porte à quelque 100 millions le nombre de mondes éligibles au BCI ! Cependant, les auteurs de l’étude précisent que cela peut facilement être multiplié par 10 (et plus) selon le recensement de la Galaxie (sa masse est estimée, quant à elle, entre 100 et 200 milliards fois celle du Soleil…

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Avec un BCI d’une valeur 1, l’exoplanète Gliese 581 c, une des superterres découvertes par l’Eso dans la zone habitable de l’étoile Gliese 581, est considérée par les auteurs de l’étude comme la meilleure candidate pour abriter une vie complexe à sa surface. © Eso.

Combien de mondes éligibles pour une vie complexe ?

Néanmoins, en considérant l’étendue de la Voie lactée (100.000 années-lumière de diamètre), on peut imaginer que les planètes habitables et habitées soient assez éloignées les unes des autres. D’après leurs calculs, il y aurait, en effet, 24 années-lumière en moyenne entre deux systèmes planétaires dotés d’une vie complexe.

L’un des endroits les plus intéressants connus à ce jour est aussi l’un des plus proches de nous. C’est dans le système Gliese 581 distant de 20 années-lumière que les chercheurs ont trouvé leurs candidats les plus prometteurs. Notamment l’exoplanète Gliese 581 c laquelle affiche un BCI de 1, soit une valeur supérieure à celle de notre biosphère qui affiche 0,97. Quant à sa voisine, Gliese 581 d, son BCI est de 0,86. Certes, il s’agit de superterres mais le professeur Irwin souligne que les « planètes avec les valeurs de BCI les plus élevées ont tendance à être plus grandes, chaudes et âgées que la Terre ». Aussi, conclut-il, « la recherche d’une vie complexe ou intelligente qui se limiterait seulement à des planètes comme la nôtre ou à la vie comme nous la connaissons sur Terre serait probablement trop restrictif ».

Une exoplanète habitable à seulement 13 années-lumière de la Terre

Une équipe d’astronomes a annoncé la découverte de deux exoplanètes autour d’une étoile âgée de 11,5 milliards d’années, soit plus du double du Soleil. Proche du Système solaire, la naine rouge Kapteyn serait vraisemblablement issue d’une galaxie naine désagrégée depuis longtemps. Potentiellement habitable, la superterre Kapteyn b, quant à elle, est désormais considérée comme la plus ancienne planète connue ! Si les conditions sont réunies, on peut imaginer que la vie a eu tout le temps de s’y développer

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Sur cette illustration, on distingue au premier plan une représentation de Kapteyn b, une superterre potentiellement habitable en orbite autour de la naine rouge Kapteyn distante de seulement 13 années-lumière du Système solaire. Omega du Centaure occupe l’arrière-plan. L’amas globulaire concentre des millions d’étoiles dans un espace restreint et pourrait être le reliquat d’une galaxie naine digérée depuis des milliards d’années par la Voie lactée. © PHL, UPR Arecibo, Aladin Sky Atlas

Sur les quelque 1.800 exoplanètes découvertes en une vingtaine d’années, combien sont considérées comme potentiellement habitables ou, du moins, combien d’entre elles sont situées dans la zone habitable de leur étoile, là où le flux énergétique autorise l’eau à demeurer à l’état liquide à leur surface ? 22, répondent (actuellement) les astronomes. Le cas le plus célèbre, annoncé en avril dernier, est Kepler-186f car ses caractéristiques physiques semblent assez proches de ceux de notre biosphère. Mais elle se trouve à environ 500 années-lumière.

Ne désespérons pas, car il existe de sérieux candidats dans notre voisinage. Les plus proches sont, d’une part, Tau Ceti e à seulement 12 années-lumière et d’autre part, Kapteyn b, une vieille étoile située à 12,8 années-lumière de notre Soleil (Kapteyn est la 25e étoile la plus proche de nous) dans la direction du Peintre (Pictor).

Une étoile un peu particulière

Baptisée du nom de son découvreur, l’astronome allemand Jacobus Kapteyn, l’étoile fut identifiée en 1898 comme étant l’une des plus proches de nous et aussi l’une des plus rapides ! Avec un mouvement propre — relativement aux autres étoiles — de 8 secondes d’arc par an (soit 1/250e du diamètre apparent de la Lune), elle n’est guère précédée dans le classement que par la fameuse étoile de Barnard (10,3 secondes d’arc par an) dans la constellation d’Ophiuchus. Kapteyn est une naine rouge — comme la majorité des étoiles de la galaxie — visible dans un instrument dans le ciel austral. Sa masse équivaut à environ un tiers de celle de notre Soleil. Hormis son âge vénérable estimé à 11,5 milliards d’années, son autre grande particularité est son orbite très elliptique autour du bulbe galactique (dans un sens rétrograde). Tout indique, en effet, qu’elle appartient à un groupe d’étoiles dans le halo de la Voie lactée.

Par ailleurs, les astronomes sont nombreux à penser que ce courant est issu d’une galaxie naine happée et effilochée depuis longtemps par les forces de marée de notre galaxie. Une rencontre parmi d’autres au cours de la jeunesse de notre Voie lactée… Ajoutons enfin que les chercheurs supputent un lien de parenté avec Omega du Centaure (Ω Centauri), magnifique amas globulaire visible dans le ciel austral. Celui-ci, distant de 16.000 années-lumière, ne serait autre qu’un reliquat d’une galaxie naine.

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La superterre Kapteyn b s’ajoute à la vingtaine d’exoplanètes potentiellement habitables de notre galaxie. À la différence de celles découvertes par le satellite Kepler, elle se situe à seulement 13 années-lumière de nous. Il s’agit aussi de la plus vieille exoplanète découverte à ce jour. © PHL, UPR Arecibo

Le plus vieux système extrasolaire connu

Ainsi avec un âge aussi avancé (plus du double de celui du Soleil), Kapteyn et ses deux planètes découvertes laissent derrière eux une très longue histoire. L’équipe emmenée par Guillem Anglada-Escude (université Queen Mary de Londres) a décelé et vérifié la présence, par vitesse radiale, de deux exoplanètes autour de la naine rouge grâce à la sensibilité des instruments de l’Eso (observatoires européens de l’hémisphère sud), notamment les spectromètres Harps (observatoire de La Silla, Chili) et PFS (observatoire de Las Campanas, Chili) auxquels s’ajoute Hires (observatoire Keck, Hawaï). L’étude a été publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Le professeur raconte que ce fut une surprise pour tout le monde. Mais comme « les données antérieures montraient un mouvement irrégulier, nous nous sommes mis à la recherche de planètes avec de très courtes périodes jusqu’à ce que les signaux soient forts et clairs ». Il faut se représenter Kapteyn b comme un astre 4,8 fois plus massif que la Terre gravitant en 48 jours seulement autour de son étoile-hôte. Quant à Kapteyn c, sa masse est plus de 7 fois celle de notre planète rocheuse et sa période orbitale est de 121 jours. Environ 24 millions de kilomètres — 0,16 unité astronomique — séparent la superterre Kapteyn b de son foyer lumineux. Faute de données et d’indices tangibles, il est encore trop tôt pour se prononcer sur son habitabilité. Cependant, les astronomes estiment que si elle dotée d’une atmosphère comparable à la nôtre, elle serait relativement froide. En revanche, si celle-ci est beaucoup plus dense, sa surface serait alors davantage accueillante… au minimum pour l’eau liquide.

Mais qu’en est-il de ce vieux monde, le plus âgé connu des chercheurs d’exoplanètes. Si les conditions étaient favorables, la vie y a-t-elle un jour existé ? Et, des milliards d’années plus tard, y existe-t-elle toujours ? Pour en savoir plus, il ne nous reste plus qu’à patienter des observations plus fines et directes pour caractériser son atmosphère, identifier sa composition. Une tâche bientôt à la portée d’une nouvelle génération d’instruments comme Sphere, lequel a tout juste reçu sa « première lumière » au VLT comme l’a annoncé cette semaine l’Eso. « Découvrir un système planétaire stable avec une planète potentiellement habitable en orbite autour d’une des étoiles les plus proches de nous est hallucinant, confie Pamela Arriagada, membre de l’équipe. C’est une preuve de plus que presque toutes les étoiles ont des planètes et que celles qui sont potentiellement habitables sont aussi communes dans la Galaxie que les grains de sable sur une plage. »

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