Une équipe d'astronomes a utilisé le très grand télescope de l'Observatoire européen austral (VLT de l'ESO) au Chili pour jeter un nouvel éclairage sur les planètes autour d'une étoile proche, L 98-59, qui ressemblent à ceux du système solaire interne. Parmi les découvertes, il y a une planète avec la moitié de la masse de Vénus - l'exoplanète la plus légère jamais mesurée à l'aide de la technique de la vitesse radiale - un monde océanique, et une planète possible dans la zone habitable.

"La planète dans la zone habitable peut avoir une atmosphère qui pourrait protéger et soutenir la vie, " dit Maria Rosa Zapatero Osorio, astronome au Centre d'Astrobiologie de Madrid, Espagne, et l'un des auteurs de l'étude publiée aujourd'hui dans Astronomie &Astrophysique .

Les résultats sont une étape importante dans la quête de la vie sur des planètes de la taille de la Terre en dehors du système solaire. La détection de biosignatures sur une exoplanète dépend de la capacité à étudier son atmosphère, mais les télescopes actuels ne sont pas assez grands pour atteindre la résolution nécessaire pour le faire pour les petits, planètes rocheuses. Le système planétaire nouvellement étudié, appelé L 98-59 du nom de son étoile, est une cible attrayante pour les futures observations des atmosphères des exoplanètes. Il orbite autour d'une étoile à seulement 35 années-lumière et abrite désormais des planètes rocheuses, comme la Terre ou Vénus, qui sont assez proches de l'étoile pour être chauds.

Avec la contribution du VLT de l'ESO, l'équipe a pu en déduire que trois des planètes peuvent contenir de l'eau à l'intérieur ou dans leur atmosphère. Les deux planètes les plus proches de l'étoile dans le système L 98-59 sont probablement sèches, mais peut avoir de petites quantités d'eau, alors que jusqu'à 30% de la masse de la troisième planète pourrait être de l'eau, ce qui en fait un monde océanique.

Par ailleurs, l'équipe a trouvé des exoplanètes "cachées" qui n'avaient pas été repérées auparavant dans ce système planétaire. Ils ont découvert une quatrième planète et soupçonnent qu'il y en a une cinquième, dans une zone à bonne distance de l'étoile pour que de l'eau liquide existe à sa surface. "Nous avons des indices de la présence d'une planète terrestre dans la zone habitable de ce système, " explique Olivier Demangeon, chercheur à l'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Université de Porto au Portugal et auteur principal de la nouvelle étude.

L'étude représente une avancée technique, comme les astronomes ont pu le déterminer, en utilisant la méthode de la vitesse radiale, que la planète la plus interne du système n'a que la moitié de la masse de Vénus. Cela en fait l'exoplanète la plus légère jamais mesurée à l'aide de cette technique, qui calcule l'oscillation de l'étoile causée par le petit remorqueur gravitationnel de ses planètes en orbite.

L'équipe a utilisé l'instrument ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) sur le VLT de l'ESO pour étudier L 98-59. "Sans la précision et la stabilité fournies par ESPRESSO cette mesure n'aurait pas été possible, ", dit Zapatero Osorio. "C'est un pas en avant dans notre capacité à mesurer les masses des plus petites planètes au-delà du système solaire."

Les astronomes ont repéré pour la première fois trois des planètes de L 98-59 en 2019, utilisant le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA. Ce satellite s'appuie sur une technique appelée méthode de transit - où la baisse de la lumière provenant de l'étoile causée par une planète passant devant elle est utilisée pour déduire les propriétés de la planète - pour trouver les planètes et mesurer leurs tailles. Cependant, ce n'est qu'avec l'ajout de mesures de vitesse radiale faites avec ESPRESSO et son prédécesseur, le chercheur de planètes à vitesse radiale de haute précision (HARPS) du télescope de 3,6 mètres de l'ESO La Silla, que Demangeon et son équipe ont pu trouver des planètes supplémentaires et mesurer les masses et les rayons des trois premières. « Si nous voulons savoir de quoi est faite une planète, le minimum dont nous avons besoin est sa masse et son rayon, " explique Demangeon.

L'équipe espère continuer à étudier le système avec le prochain télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb (JWST) , tandis que le télescope extrêmement grand (ELT) de l'ESO, en construction dans le désert chilien d'Atacama et devrait commencer ses observations en 2027, sera également idéal pour étudier ces planètes. "L'instrument HIRES sur l'ELT peut avoir le pouvoir d'étudier les atmosphères de certaines des planètes du système L 98-59, complétant ainsi le JWST depuis le sol, " dit Zapatero Osorio.

"Ce système annonce ce qui est à venir, " ajoute Demangeon. " Nous, en tant que société, chassaient les planètes telluriques depuis la naissance de l'astronomie et maintenant nous nous rapprochons enfin de plus en plus de la détection d'une planète terrestre dans la zone habitable de son étoile, dont nous avons pu étudier l'atmosphère."

Cette recherche a fait l'objet d'un article intitulé « Planète terrestre chaude avec la moitié de la masse de Vénus transitant par une étoile proche » pour apparaître dans Astronomie &Astrophysique .