TESS, le satellite d'étude des exoplanètes en transit, a été lancé en 2018 dans le but de découvrir de petites planètes autour des plus proches voisins du Soleil, étoiles suffisamment brillantes pour permettre des caractérisations de suivi des masses et des atmosphères de leurs planètes. TESS a jusqu'à présent découvert dix-sept petites planètes autour de onze étoiles proches qui sont des naines M, des étoiles plus petites que le Soleil (moins d'environ 60 % de la masse du Soleil) et plus froides (températures de surface inférieures à environ 3 900 kelvins). Dans une série de trois articles parus ensemble ce mois-ci, les astronomes rapportent que l'une de ces planètes, TOI-700d, est de la taille de la Terre et également situé dans la zone habitable de son étoile ; ils discutent aussi de son climat possible.

Centre d'Astrophysique des astronomes Joseph Rodriguez, Laura Kreidberg, Karen Collins, Samuel Quinn, Dave Latham, Ryan Cloutier, Jennifer Winters, Jason Eastman, et David Charbonneau faisaient partie des équipes qui ont étudié le TOI-700d, l'une des trois petites planètes en orbite autour d'une étoile naine M (sa masse est de 0,415 masse solaire) située à cent deux années-lumière de la Terre. L'analyse des données TESS a révélé que les tailles provisoires des planètes étaient approximativement de la taille de la Terre, 1.04, 2,65 et 1,14 rayons terrestres, respectivement, et leurs périodes orbitales comme 9,98, 16.05, et 37,42 jours, respectivement. Dans notre système solaire, Mercure orbite autour du Soleil en environ 88 jours; il est si proche du Soleil que sa température peut atteindre plus de 400 degrés Celsius. Mais parce que cette étoile naine M est relativement froide sur l'orbite de sa troisième planète, bien que beaucoup plus proche de l'étoile que Mercure ne l'est du Soleil, le place dans la zone habitable - la région dans laquelle les températures permettent à l'eau de surface (le cas échéant) de rester liquide lorsqu'il y a également une atmosphère. Cela rend cette planète de la taille de la Terre TOI-700d particulièrement intéressante en tant qu'hôte potentiel pour la vie.

Les détections du TESS étaient excitantes mais incertaines :les signaux étaient faibles et il restait une petite possibilité que la détection du TOI-700d soit fausse. En raison de l'importance potentielle de trouver une planète proche de la taille de la Terre dans une zone habitable, les scientifiques de TESS se sont tournés vers la caméra IRAC de l'observatoire spatial Spitzer pour confirmation. Avant d'être désactivé par la NASA en février 2020, la caméra IRAC était de loin la caméra proche infrarouge la plus sensible de l'espace. L'équipe TESS a observé TOI-700 avec IRAC en octobre 2019 et janvier 2020, l'acquisition de détections claires des planètes avec environ deux fois le rapport signal/bruit de TESS, de quoi améliorer de 61 % l'orbite de la planète et affiner significativement notre connaissance de ses autres caractéristiques, affiner le rayon comme ci-dessus et trouver la masse à 2,1 masses terrestres. Les résultats, surtout par rapport aux propriétés d'autres planètes, suggèrent que cette planète peut être rocheuse et susceptible d'être « bloquée par les marées » avec un côté de la planète toujours face à l'étoile.

S'il y avait de l'eau liquide à la surface du TOI-700d, les astronomes soutiennent, il y aurait aussi des nuages ​​aquifères dans l'atmosphère, et l'équipe utilise des modèles de système climatique pour estimer ses propriétés possibles et ce que des mesures plus sensibles pourraient trouver. Ils concluent, cependant, que les missions spatiales en cours, dont JWST, manquera probablement de sensibilité pour détecter les caractéristiques atmosphériques par un facteur de dix ou plus. Leurs études climatiques détaillées aideront néanmoins les astronomes à limiter les types de télescopes et d'instruments qui seront nécessaires pour enquêter sur ce nouveau voisin passionnant.