La super-Terre nouvellement découverte orbite dans et hors de la zone habitable de son étoile. La vie pourrait-elle survivre à son climat extrême ?

Le climat d’un tel monde doit être plus que bizarre.

Une planète super-Terre qui plonge dans et hors de la zone habitable de son étoile a été découverte à seulement 19,7 années-lumière.

La planète, connue sous le nom de HD 20794d, s’éloigne plus de son étoile que Mars ne l’est du soleil et, à l’autre extrémité de son orbite, aussi proche que Vénus. Chaque orbite autour de la planète commence au-delà de la zone habitable, où il fait trop froid pour l’eau liquide, avant de traverser la zone habitable jusqu’à son bord intérieur où les températures augmentent pendant une courte période, avant que la planète ne reparte.

La planète fournit une cible brillante pour la prochaine génération de télescopes pour sonder son atmosphère, et pour les scientifiques pour tester les limites extrêmes de l’habitabilité planétaire. « Sa luminosité et sa proximité en font un candidat idéal pour les futurs télescopes dont la mission sera d’observer directement les atmosphères des exoplanètes », a déclaré Xavier Dumusque de l’Université de Genève dans un communiqué. Dumusque est un membre de l’équipe qui a découvert et caractérisé la nouvelle planète.

HD 20794d a une masse 6,6 fois supérieure à celle de la Terre et a été découverte par les astronomes à l'aide des spectrographes ESPRESSO et HARPS sur les télescopes de l'Observatoire européen austral au Chili. Ces instruments mesurent ce que l'on appelle la « vitesse radiale » - la quantité par laquelle une étoile oscille autour du centre de masse qu'elle partage avec ses planètes. En général, plus l’oscillation est importante, plus la masse de la planète est importante. C'est l'étoile vacillante qui a trahi l'existence de HD 20794d - les astronomes n'ont pas encore observé directement HD 20794d, ni pris de photo ou même vu en transit.

L'étoile en question, HD 20794 - également connue sous le nom de 82 Eridani - est une étoile jaune de type G6 qui est légèrement plus sombre et moins massive que notre propre soleil. Il est également relativement brillant dans notre ciel nocturne, avec une magnitude de 4,3, ce qui est assez brillant pour être vu à l'œil nu dans la constellation de l'Éridanus, le fleuve. En revanche, de nombreuses étoiles hébergeant des exoplanètes sont trop faibles pour être vues à l’œil nu, ce qui fait de HD 20794 quelque chose de spécial.

En raison de la proximité du système HD 20794 avec nous, il a été bien observé au cours des 20 dernières années et a une histoire quelque peu mitigée en ce qui concerne les exoplanètes. HD 20794d orbite autour de son étoile avec deux autres planètes super-Terre, désignées b et c, qui orbitent autour de leur étoile tous les 18,3 et 89,6 jours, respectivement. Ceux-ci ont été découverts en 2011 par une équipe d’astronomes genevois dont Dumusque. Dans le même temps, l’équipe a trouvé des preuves de l’existence d’une troisième planète, avec une période orbitale de 40 jours, mais cela s’est avéré faux par la suite. Ce n’est que maintenant que la véritable troisième planète est apparue dans les données.

« Nous avons analysé les données pendant des années, en éliminant soigneusement les sources de contamination », a déclaré Michael Cretignier de l’Université d’Oxford. Cretignier était auparavant à Genève, où il a développé un algorithme appelé YARARA pour rechercher soigneusement les données et choisir le faible signal de vitesse radiale d'une exoplanète dans le bruit de fond. YARARA s’est avéré essentiel dans l’effort visant à confirmer la réalité de HD 20974d.

Ce qui est le plus remarquable à propos de cette nouvelle planète, cependant, c'est son orbite. Alors que Johannes Kepler nous a enseigné qu’aucune orbite planétaire n’est parfaitement circulaire, la plupart adhèrent à une orbite qui est assez proche d’être un cercle. Certains mondes, cependant, ont des orbites plus allongées. Le degré d’élongation, appelé excentricité, est mesuré sur une échelle de 0 (pour un cercle parfait) à 1 (pour une hyperbole). L'excentricité orbitale de la Terre est de 0,017 ; Celui de Mars est de 0,055 et celui de Mercure est de 0,206.

L'orbite de HD 20794d est plus allongée que celle de n'importe quelle planète de notre système solaire, avec une excentricité de 0,4. Son orbite de 647 jours est plus courte de 40 jours que celle de Mars, ce qui vous donne une idée de sa position dans son système planétaire. Cependant, sa grande excentricité signifie que son orbite varie d’aussi loin que 2 unités astronomiques (300 millions de km/186 millions de miles - c’est-à-dire deux fois la distance Terre-soleil) de son étoile à aussi près que 0,75 UA (112 millions de km/69,7 millions de miles).

Dans le contexte de notre système solaire, Mars - à la limite extérieure de notre zone habitable - orbite autour de notre soleil à une distance moyenne de 1,5 unité astronomique (228 millions de km/141 millions de miles), tandis que Vénus, à la limite intérieure de la zone habitable, orbite à 0,72 unité astronomique (108 millions de km/67 millions de miles) de notre soleil.

Le climat d’un tel monde doit être plus que bizarre. Les hivers seraient longs et durs, et la vie pourrait avoir du mal à survivre sur une planète qui passe la plupart de son temps gelée. Puis le printemps arrivait, faisant fondre la glace, suivi d’un été bref mais intense où les océans pouvaient même commencer à s’évaporer, pour se précipiter à nouveau sous forme de pluie en automne et de neige en hiver. On ne sait pas si la vie pourrait survivre sur un monde aussi extrême.

Sur Terre, nos saisons sont déterminées par l'inclinaison de 23,4 degrés de notre planète ; par exemple, l'été nordique se produit lorsque l'hémisphère nord de notre planète est incliné vers le soleil. Quelle que soit l’inclinaison de HD 20794d, ses saisons sont plutôt déterminées par sa progression le long de son orbite excentrique. C’est une planète remarquable.

Les origines d'un tel degré d'excentricité se trouvent dans le passé lointain du HD 20794d, explique Dumusque à Space.com. « L’excentricité des planètes est un vestige des interactions entre planètes pendant les premiers jours d’un système planétaire », dit-il. Bien que les deux autres planètes, b et c, n’aient pas d’orbites excentriques, quelque chose a pu perturber l’orbite de HD 20794d peu de temps après sa formation.

« Par exemple, il aurait pu y avoir une autre planète géante dans la phase précoce de sa formation », a déclaré Dumusque. « La planète géante aurait pu influencer l’orbite de la planète d, puis cette planète géante a été éjectée en dehors du système. »

La découverte de ce nouveau monde passionnant est détaillée dans Astronomy & Astrophysics.

Publié à l’origine sur Space.com.