De nouvelles recherches utilisant des données collectées par l'Observatoire européen austral (ESO) ont révélé qu'une exoplanète peu connue appelée K2-18b pourrait bien être une version agrandie de la Terre.

Tout aussi excitant, les mêmes chercheurs ont également découvert pour la première fois que la planète a un voisin.

"Pouvoir mesurer la masse et la densité de K2-18b était formidable, mais découvrir une nouvelle exoplanète était chanceux et tout aussi excitant, " dit l'auteur principal Ryan Cloutier, un étudiant au doctorat au Centre for Planet Science de l'Université de Toronto, Scarborough, Département d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Toronto, et Institut de recherche sur les exoplanètes de l'Université de Montréal (iREx).

Les deux planètes orbitent autour de K2-18, une étoile naine rouge située à environ 111 années-lumière dans la constellation du Lion. Lorsque la planète K2-18b a été découverte pour la première fois en 2015, il s'est avéré être en orbite dans la zone habitable de l'étoile, ce qui en fait un candidat idéal pour avoir de l'eau de surface liquide, un élément clé pour abriter les conditions de vie telles que nous les connaissons.

L'ensemble de données utilisé par les chercheurs provient du High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) utilisant le télescope de 3,6 m de l'ESO à l'observatoire de La Silla, au Chili. HARPS permet de mesurer les vitesses radiales des étoiles, qui sont affectés par la présence de planètes, à prendre avec la plus grande précision actuellement disponible. D'où, cet instrument permet la détection de très petites planètes autour d'eux.

Afin de déterminer si K2-18b était une version agrandie de la Terre (principalement du rock), ou une version réduite de Neptune (principalement du gaz), les chercheurs devaient d'abord déterminer la masse de la planète, en utilisant des mesures de vitesse radiale prises avec HARPS.

"Si vous pouvez obtenir la masse et le rayon, vous pouvez mesurer la densité apparente de la planète et cela peut vous dire de quoi est faite la majeure partie de la planète, " dit Cloutier.

Après avoir utilisé une approche d'apprentissage automatique pour déterminer la mesure de la masse, Cloutier et son équipe ont pu déterminer que la planète est soit une planète principalement rocheuse avec une petite atmosphère gazeuse - comme la Terre, mais plus grande – ou une planète principalement aquatique avec une épaisse couche de glace au-dessus.

"Avec les données actuelles, nous ne pouvons pas distinguer entre ces deux possibilités, ", dit-il. "Mais avec le télescope spatial James Webb (JWST), nous pouvons sonder l'atmosphère et voir si elle a une atmosphère étendue ou si c'est une planète recouverte d'eau."

Le JWST, qui sera lancé en 2019, contribuera à la collecte d'une série de données pour l'étude du système solaire, univers primitif et exoplanètes.

"Il y a beaucoup de demande pour utiliser ce télescope, il faut donc être méticuleux dans le choix des exoplanètes à regarder, " dit René Doyon, un co-auteur de l'article qui est également le chercheur principal de NIRISS, l'instrument de l'Agence spatiale canadienne à bord du JWST.

"K2-18b est aujourd'hui l'une des meilleures cibles pour l'étude atmosphérique, ça va vers le haut de la liste."

C'est en parcourant les données de K2-18b que Cloutier a remarqué quelque chose d'inhabituel. En plus d'un signal survenant tous les 39 jours à partir de la rotation de K2-18, et un se déroulant tous les 33 jours depuis l'orbite de K2-18b, il a remarqué qu'un signal différent se produisait tous les neuf jours.

"Lorsque nous avons jeté les données sur la table pour la première fois, nous essayions de comprendre ce que c'était. Vous devez vous assurer que le signal n'est pas seulement du bruit, et vous devez faire une analyse minutieuse pour le vérifier, mais voir ce signal initial était une bonne indication qu'il y avait une autre planète, " dit Cloutier.

Cloutier a collaboré avec une équipe internationale de chercheurs de l'Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, l'Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx), Université de Grenoble, U de T Scarborough, et Universidade do Porto.

Alors que la nouvelle planète K2-18c est plus proche de son étoile, et probablement trop chaud pour être dans la zone habitable, comme K2-18b, il semble également être une Super-Terre, ce qui signifie qu'il a une masse similaire à celle de la Terre. Cloutier, qui s'était fixé pour objectif de découvrir une nouvelle exoplanète dans le cadre de son doctorat, se considère très chanceux de l'avoir découvert dans cet ensemble de données.

"Ce n'était pas un moment eurêka car nous devions quand même passer par une liste de contrôle des choses à faire afin de vérifier les données. Une fois toutes les cases cochées, cela s'est enfoncé, Wow, c'est en fait une planète."