L'arbre généalogique des exoplanètes dans notre galaxie ! Les planètes sont nées de disques tourbillonnants de gaz et de poussière appelés disques protoplanétaires. Les disques grandissent pour devenir des planètes géantes comme Jupiter, ainsi que des planètes plus petites pour la plupart entre la taille de la Terre et Neptune, y compris les exoplanètes connues sous le nom de super-Terres et mini-Neptunes. Naoyuki Noda/Getty Images/NASA/Kepler/Caltech (T. Pyle) Un nouveau catalogue de découvertes d'exoplanètes par le télescope spatial Kepler de la NASA a révélé deux groupes de taille distincte de petits mondes extraterrestres, une découverte qui aura probablement un impact énorme sur la recherche de vie extraterrestre.
"C'est une nouvelle division majeure dans l'arbre généalogique des planètes, analogue à la découverte que les mammifères et les lézards sont des branches distinctes sur l'arbre de vie, " a déclaré le professeur d'astronomie Andrew Howard, qui travaille au California Institute of Technology (Caltech) dans un communiqué.
Au cours de la mission principale de Kepler, il a regardé sans ciller le même coin de ciel pendant quatre ans (de 2009 à 2013), étudier la luminosité de plus de 150, 000 étoiles dans les constellations du Cygne et de la Lyre. Bien que le vaisseau spatial prenne toujours des données dans le cadre de la mission étendue "K2", ce catalogue accessible au public marque la dernière version de la mission principale de Kepler.
Kepler détecte les exoplanètes, ou des planètes en orbite autour d'une étoile autre que le soleil, en utilisant la "méthode de transit". La méthode dépend des mondes extraterrestres en orbite devant leurs étoiles hôtes. Comme l'exoplanète bloque une infime quantité de lumière en passant devant son étoile, Kepler détecte le transit et peut évaluer la taille physique du monde en fonction de la quantité de lumière stellaire qu'il bloque. Pour exclure les faux positifs comme les taches étoilées ou les aberrations instrumentales, la mission doit détecter de nombreux autres transits autour de cette étoile spécifique avant que l'existence d'une exoplanète puisse être confirmée. Jusqu'à confirmation, ces transits sont appelés « candidats, " et le 19 juin, La NASA a annoncé la détection de 219 exoplanètes candidates, dont 10 sont des mondes de la taille de la Terre en orbite dans les zones habitables de leurs étoiles.
La zone habitable autour d'une étoile est la distance à laquelle une planète peut orbiter qui n'est ni trop chaude ni trop froide pour que de l'eau liquide existe sur sa surface rocheuse. Comme liquide l'eau est nécessaire à la vie telle que nous la connaissons, la recherche de mondes extraterrestres approximativement de la taille de la Terre et en orbite dans les zones habitables des étoiles est l'une des quêtes les plus profondes que l'humanité ait jamais entreprises.
Le décompte de Kepler s'élève désormais à 4, 034 exoplanètes candidates, dont 2, 335 sont des exoplanètes confirmées. L'existence de plus de 30 exoplanètes de la zone habitable de la taille de la Terre a été confirmée, et 20 autres (y compris les candidats de la taille de la Terre annoncés le 19 juin) attendent confirmation.
Au fur et à mesure que le catalogue de Kepler s'agrandit, les astronomes utilisent des analyses statistiques de plus en plus détaillées pour déterminer les différents types d'exoplanètes qui occupent notre galaxie et, en s'associant à l'observatoire W. M. Keck à Hawaï, une découverte fascinante a été faite.
Les exoplanètes sont de toutes tailles, des mondes rocheux plus petits que la Terre aux géantes gazeuses massives et gonflées plusieurs fois la taille de Jupiter. Dans cet assortiment, les astronomes ont découvert que, dans le petit groupe démographique exoplanétaire, notre galaxie semble privilégier soit les "super-Terres" soit les "mini-Neptunes, " avec très peu d'exoplanètes entre les deux.
"Nous venons de découvrir que ce que nous pensions être un seul type de planète est en fait deux classes distinctes de planètes avec des propriétés assez différentes, " a déclaré l'étudiant diplômé Benjamin " B. J." Fulton, qui travaille également à Caltech et à l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï, lors du briefing.
Les chercheurs ont découvert que la plupart des planètes découvertes par Kepler jusqu'à présent se répartissent en deux classes de taille distinctes :les Terres rocheuses et les super-Terres, et les mini-Neptunes. Cet histogramme montre le nombre de planètes pour 100 étoiles en fonction de la taille de la planète par rapport à la Terre. NASA/Ames/Caltech/Université d'Hawaï (B.J. Fulton) Ceci est analogue à la découverte par des biologistes d'une nouvelle espèce de grenouille dans la forêt amazonienne, pour découvrir plus tard que, après que des centaines de spécimens aient été collectés et étudiés, cette grenouille n'existe qu'en deux tailles. Les taxonomistes peuvent alors décider que ces deux grenouilles sont des espèces complètement distinctes - une grenouille "normale" et une grenouille "naine".
Mais avant de déclarer l'exoplanète "espèce, " les chercheurs avaient besoin de faire un examen minutieux des étoiles. Alors, au cours d'une campagne de cinq ans, ils ont utilisé l'observatoire de Keck pour faire des observations extrêmement détaillées des étoiles de Kepler. Ils ont pu dériver avec précision la taille physique des exoplanètes en mesurant soigneusement la taille de leurs étoiles.
Et voilà, ils ont vu un modèle émerger, comme détaillé dans une étude publiée dans The Astrophysical Journal. Parmi les milliers d'exoplanètes confirmées et candidates, notre galaxie semble avoir une forte préférence pour deux types de petites exoplanètes :les mondes rocheux jusqu'à 1,75 fois plus grands que la Terre et les mondes couverts de gaz entre 2 et 3,5 fois plus grands que la Terre. Ces "espèces" d'exoplanètes sont appelées "super-Terres" et "mini-Neptunes, " respectivement. Fait intéressant, il y a un écart entre les deux groupes; les exoplanètes entre 1,75 et 2 fois le diamètre de la Terre semblent être rares.
"La plupart des planètes du premier groupe peuvent être apparentées à la Terre, avec des surfaces rocheuses et peu ou pas d'atmosphères. Les planètes du deuxième groupe ressemblent probablement plus à des cousines de Neptune, avec des atmosphères épaisses et aucune surface à proprement parler, " Fulton a ajouté. " Les planètes de taille intermédiaire entre ces deux groupes de taille sont relativement rares. Il s'agit d'une nouvelle division majeure dans l'arbre généalogique des exoplanètes."
Mais pourquoi notre galaxie produirait-elle préférentiellement deux groupes d'exoplanètes spécifiques ? Il y a des théories.
"Un peu d'hydrogène et d'hélium gazeux va très loin, " a déclaré Howard dans un communiqué. " Alors, si une planète n'acquiert qu'un pour cent d'hydrogène et d'hélium en masse, cela suffit pour sauter le fossé [entre les deux groupes pour devenir un mini-Neptune]. Ces planètes sont comme des rochers entourés de gros ballons de gaz. L'hydrogène et l'hélium contenus dans le ballon ne contribuent pas vraiment à la masse du système dans son ensemble, mais il contribue au volume d'une manière énorme, rendant les planètes beaucoup plus grandes en taille."
Si d'autres exoplanètes ne parviennent pas à conserver leurs enveloppes gazeuses, cependant, ils rejoindront rapidement la catégorie super-Terre avec peu ou pas d'atmosphère.
"Les atmosphères des planètes en orbite près de leurs étoiles hôtes sont susceptibles d'être chassées par le rayonnement extrême de l'étoile, " a déclaré Fulton lors du briefing.
Cette illustration montre comment l'usine planétaire de notre galaxie pourrait fonctionner. La gravité, gaz, la masse et la chaleur jouent toutes un rôle clé pour déterminer si cette planète s'avère être une mini-Neptune ou une super-Terre. NASA/Kepler/Caltech (R. Hurt) Cette, bien sûr, a des implications pour la recherche de la vie extraterrestre. En « affinant la ligne de démarcation » entre ces deux groupes de petites exoplanètes, Fulton soutient qu'à l'avenir, les astronomes seront en mesure de mieux choisir où chasser la vie extraterrestre sur des "super-Terres" vraiment habitables plutôt que sur les "mini-Neptunes" avec des atmosphères écrasantes qui seraient "inhospitalières à la vie telle que nous la connaissons. "
Maintenant c'est intéressantSi ces petites exoplanètes sont si communes dans notre galaxie, pourquoi n'y a-t-il pas de super-Terres ou de mini-Neptune dans notre système solaire ? "Il est intéressant de noter que [notre système solaire n'a pas] ce qui semble être le type de planète le plus courant de la galaxie, " a déclaré Fulton. " Bien que vous ayez entendu parler d'un résultat récent de cette planète potentielle loin dans les confins du système solaire appelée " Planète 9 " qui … est potentiellement l'une de ces super-Terres ou mini-Neptunes, donc [si la planète 9 est découverte], cela pourrait répondre à cette question."
