Parmi les plus de 4, 000 exoplanètes connues, KOI-456.04 est quelque chose de spécial :moins de deux fois la taille de la Terre, il orbite autour d'une étoile semblable au soleil. Et il le fait avec une distance étoile-planète qui pourrait permettre des températures de surface planétaires propices à la vie. L'objet a été découvert par une équipe dirigée par l'Institut Max Planck de recherche sur le système solaire à Göttingen. Son hôte vedette, appelé Kepler-160, émet réellement de la lumière visible ; les étoiles centrales de presque toutes les autres exoplanètes, d'autre part, émettre un rayonnement infrarouge, sont plus petites et plus faibles que le soleil et appartiennent donc à la classe des étoiles naines rouges.

Les télescopes spatiaux tels que CoRoT, Kepler, et TESS ont permis aux scientifiques de découvrir environ 4000 planètes extrasolaires (planètes autour d'étoiles lointaines) au cours des 14 dernières années. La plupart de ces planètes ont la taille de la planète géante gazeuse Neptune, environ quatre fois la taille de la Terre, et sur des orbites relativement proches autour de leurs étoiles hôtes respectives. Mais les scientifiques ont également découvert des exoplanètes aussi petites que la Terre qui pourraient potentiellement être rocheuses. Et une poignée de ces petites planètes sont également à la bonne distance de leur étoile hôte pour potentiellement avoir des températures de surface modérées pour la présence d'eau de surface liquide, l'ingrédient essentiel à la vie sur Terre. "L'image complète de l'habitabilité, cependant, implique aussi un regard sur les qualités de la star, " explique le scientifique MPS et auteur principal de la nouvelle étude, le Dr René Heller. Jusqu'à présent, presque toutes les exoplanètes de moins de deux fois la taille de la Terre qui ont un potentiel de températures de surface clémentes sont en orbite autour d'une naine rouge.

Les étoiles naines rouges sont connues pour leur durée de vie extrêmement longue. La vie sur une exoplanète en orbite autour d'une vieille étoile naine rouge aurait potentiellement eu deux fois plus de temps que la vie sur Terre pour se former et évoluer. Mais le rayonnement d'une étoile naine rouge est principalement de la lumière infrarouge plutôt que de la lumière visible telle que nous la connaissons. De nombreuses naines rouges sont également connues pour émettre des éruptions à haute énergie et pour faire frire leurs planètes, qui deviendra plus tard habitable, avec des luminosités stellaires améliorées tant que ces étoiles sont jeunes. De plus, leur faiblesse exige que toute planète habitable soit si proche de l'étoile que la gravité stellaire commence à déformer considérablement la planète. Le réchauffement des marées qui en résulterait sur la planète pourrait déclencher un volcanisme mondial fatal. Toutes choses confondues, l'habitabilité des planètes autour des étoiles naines rouges est fortement débattue dans la communauté scientifique.

Dans leur nouvel article de recherche, l'équipe de scientifiques de MPS, l'observatoire de Sonneberg, l'Université de Göttingen, l'Université de Californie à Santa Cruz, et de la NASA rapporte maintenant la découverte d'une planète candidate de moins de deux fois la taille de la Terre et avec un éclairage modéré d'une étoile semblable au soleil. A une distance d'un peu plus de 3000 années-lumière du système solaire, l'étoile Kepler-160 était située dans le champ de vision de la mission primaire Kepler et a été observée en continu de 2009 à 2013. Son rayon de 1,1 rayon solaire, sa température de surface de 5200 degrés Celsius (300 degrés de moins que le soleil), et sa luminosité stellaire très semblable au soleil en font une représentation astrophysique de notre propre étoile mère.

Kepler-160 est connue depuis environ six ans pour être une étoile hôte de deux exoplanètes, appelé Kepler-160b et Kepler-160c. Ces deux planètes sont sensiblement plus grosses que la Terre et sur des orbites relativement proches autour de leur étoile. Leurs températures de surface les rendraient certainement plus chauds qu'un four de cuisson et tout sauf hospitaliers pour la vie telle que nous la connaissons. Mais de minuscules variations dans la période orbitale de la planète Kepler-160c ont donné aux scientifiques la signature d'une troisième planète qui n'avait pas encore été confirmée.

L'équipe de scientifiques allemands et américains est maintenant revenue aux données d'archives Kepler de Kepler-160 pour rechercher des planètes supplémentaires autour de cette étoile et pour vérifier l'origine planétaire du perturbateur de l'orbite de Kepler-160c. Heller et ses collègues avaient déjà réussi à trouver un total de 18 exoplanètes dans les anciennes données de Kepler.

Lors de la recherche d'exoplanètes, les scientifiques recherchent généralement des variations répétées de luminosité des étoiles. Ces gradations temporaires, généralement juste un pour cent ou moins de la luminosité stellaire apparente, peut être causée par des planètes qui transitent par les disques de leurs étoiles hôtes vues de la Terre. L'idée maîtresse de Michael Hippke, co-auteur du nouvel ouvrage, et Heller devait utiliser un modèle physique détaillé de la variation de luminosité stellaire au lieu de rechercher un modèle de luminosité par étapes, puis de retour à la normale dans les courbes de lumière stellaire. Cette approximation en forme de boîte a été la technique de recherche standard pendant près de deux décennies. « Notre amélioration est particulièrement importante dans la recherche de petits, planètes de la taille de la Terre, " explique Heller. " Le signal planétaire est si faible qu'il est presque entièrement caché dans le bruit des données. Notre nouveau masque de recherche est légèrement meilleur pour séparer un vrai signal exoplanétaire du bruit dans les cas critiques, " ajoute Heller.

Leur nouvel algorithme de recherche a été crucial pour la découverte de la nouvelle planète candidate en transit KOI-456.04. "Notre analyse suggère que Kepler-160 est orbité non pas par deux mais par un total de quatre planètes, " Heller résume la nouvelle étude. L'une des deux planètes découvertes par Heller et ses collègues est Kepler-160d, la planète précédemment soupçonnée d'être responsable de l'orbite déformée de Kepler-160c. Kepler-160d ne montre aucun transit dans la courbe de lumière de l'étoile et cela a donc été confirmé indirectement. L'autre planète, officiellement une planète candidate, est KOI-456.04, probablement une planète en transit avec un rayon de 1,9 rayon terrestre et une période orbitale de 378 jours. Compte tenu de son étoile hôte semblable au soleil, la période orbitale très semblable à la Terre entraîne une insolation très semblable à la Terre de l'étoile, à la fois en termes de quantité de lumière reçue et en termes de couleur de la lumière. La lumière de Kepler-160 est une lumière visible très semblable à la lumière du soleil. Tout bien considéré, KOI-456.04 se trouve dans une région de la zone habitable stellaire - la plage de distance autour d'une étoile admettant de l'eau de surface liquide sur une planète semblable à la Terre - qui est comparable à la position de la Terre autour du soleil.

"KOI-456.01 est relativement grande par rapport à de nombreuses autres planètes considérées comme potentiellement habitables. Mais c'est la combinaison de cette planète moins du double de la taille de la planète Terre et de son étoile hôte de type solaire qui la rendent si spéciale et familière, " précise Heller. En conséquence, les conditions de surface sur KOI-456.04 pourraient être similaires à celles connues sur Terre, à condition que son atmosphère ne soit pas trop massive et non terrestre. La quantité de lumière reçue de son étoile hôte représente environ 93 % de la lumière solaire reçue sur Terre. Si KOI-456.04 a une atmosphère principalement inerte avec un léger effet de serre semblable à la Terre, alors sa température de surface serait de +5 degrés Celsius en moyenne, qui est d'environ dix degrés inférieure à la température moyenne globale de la Terre.

Il ne peut actuellement être totalement exclu que KOI-456.04 soit en fait un coup de chance statistique ou une erreur de mesure systématique au lieu d'une véritable planète. L'équipe estime que les chances d'une nature planétaire de KOI-456.04 sont d'environ 85% pro planète. L'obtention d'un statut planétaire formel nécessite 99%. While some of the Earth's most powerful ground-based telescopes might be able to validate this candidate with observations of one of its upcoming transits, there is also a good chance that the PLATO space mission of ESA will be capable of a confirmation. PLATO is scheduled for launch in 2026 and one of its major science goals is the discovery of Earth-sized planets around sun-like stars. The MPS is currently building the PLATO Data Center and deeply involved in the PLATO mission. If PLATO will be oriented in such a way as to re-observe the field of view of the Kepler primary mission, then KOI-456.04 will have a chance of being confirmed and studied in even more detail with PLATO.