Pour la 1ère fois, une équipe internationale d'astronomes vient d'estimer le nombre de super-Terres orbitant autour de naines rouges au sein de la Voie Lactée. D'après cette étude menée avec le spectrographe HARPS, il existeraient plusieurs milliards de planètes plus massives que la Terre (de 1 à 10 fois la masse terrestre) orbitant dans la zone habitable de leur étoile.

Cette vue d'artiste représente un coucher de Soleil vu depuis la super-Terre Gliese 667Cc. L'étoile la plus lumineuse dans le ciel est la naine rouge Gliese 667 C, qui fait partie d'un système d'étoiles triple. Les deux autres étoiles plus distantes, Gliese 667 A et B apparaissent également à droite dans le ciel. Les astronomes ont estimé qu'il y avait des dizaines de milliards de mondes rocheux tels que celui-ci en orbite autour de naines rouges peu brillantes, rien que dans la Voie Lactée. Crédits image : ESO.

Les naines rouges sont des étoiles de faible luminosité que l'on trouve fréquemment dans notre galaxie, elles représentent en réalité environ 80% des étoiles présentent dans la Voie Lactée. Les astronomes ont mené cette étude en utilisant le spectrographe HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) installé sur le télescope de 3.6 mètres de l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. D'après leurs résultats il y aurait des dizaines de milliards de planètes de ce type, rien que dans la Voie Lactée et probablement une centaine dans le voisinage immédiat du Soleil.

L'observation des microlentilles gravitationnelles pendant six années avait fait l'objet d'une précédente annonce datée du 11 janvier 2012. Celle-ci avait démontré que les planètes étaient omniprésentes dans notre galaxie. Les microlentilles avaient permis de détecter des exoplanètes qui ne pourraient être trouvées autrement. Mais fallait-il encore avoir la chance de tomber sur un alignement très rare de l’étoile d’arrière-plan et de l’étoile "loupe" pour qu’une planète puisse être détecter. De ce fait, les astronomes étaient dans l'incapacité d'évaluer directement le nombre d'exoplanètes présentes dans la Voie Lactée.

Pour obtenir un résultat plus significatif, l’équipe a recherché des exoplanètes en orbite autour de la catégorie d’étoiles la plus commune de la Voie Lactée : les naines rouges. Également appelées les naines de type M, les naines rouges sont des étoiles peu massives (entre 0,075 et 0,4 masses solaires) avec une température en surface peu élevée inférieure à 4 000 K. Ce sont des étoiles peu lumineuses, les plus grosses d'entre elles peuvent émettre l'équivalent de 10 % de la luminosité du soleil. Les naines rouges pourraient ainsi briller de façon relativement constante pendant des centaines de milliards d'années, c'est-à-dire plusieurs dizaines de fois l'âge de l'Univers, ce qui signifie que toutes les naines rouges actuelles n'en seraient qu'au début de leur existence...

La Voie Lactée contiendrait plusieurs milliards de super-Terres potentiellement habitables, des mondes rocheux où l'eau pourrait exister à l'état liquide comme sur Terre. Crédit image : NASA.

Le responsable de l'équipe ; Xavier Bonfils de l'IPAG (Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble) explique : "D'après les nouvelles observations effectuées avec le spectrographe HARPS, environ 40% de toutes les naines rouges détiendraient une super-Terre en orbite dans leur zone habitable, là où l’eau liquide peut exister à la surface de la planète. Le fait que les naines rouges soient si communes, on en compte environ 160 milliards dans la Voie Lactée, nous a conduit à l’étonnant résultat qu’il y a des dizaines de milliards de planètes de ce type rien que dans notre galaxie."

Après avoir sélectionnée 102 naines rouges du ciel austral sur une période de six ans, l'équipe a découvert neuf exoplanètes de type super-Terres orbitant autour des étoiles Gliese 667 C et Gliese 581. Les astronomes ont alors pu estimer la masse et la distance de ces planètes par rapport à leur étoile. En combinant toutes les données notamment les étoiles qui ne possèdent pas de planète, et en regardant la fraction de planètes existantes qui a pu être découverte, l'équipe de Xavier Bonfils a été capable de comprendre à quel point il était commun de trouver différentes sortes de planètes autour des naines rouges.

Ils ont trouvé que la fréquence de la présence de super-Terres dans la zone habitable est de 41% avec une marge allant de 28% à 95%. Du côté des planètes géantes, moins de 12% des naines rouges en possédraient. Comme il y a beaucoup de naines rouges proches du Soleil, cette nouvelle estimation signifie qu'il y a probablement environ une centaine de super-Terres dans la zone habitable d’étoiles situées dans le voisinage du Soleil, à une distance inférieure à environ 30 années-lumière.

Le français Stéphane Udry de l’Observatoire de Genève et membre de l’équipe déclare : "La zone habitable autour des naines rouges, là où le niveau de température permet l’existence d’eau liquide à la surface, est bien plus proche de l’étoile que ne l’est la Terre du Soleil. Cependant, les naines rouges sont connues pour être sujettes aux éruptions stellaires qui peuvent plonger la planète dans un flot de rayons X ou de radiation ultraviolette, rendant la vie moins probable dans cette zone."

L'une des dernières planètes découvertes est Gliese 667Cc. C’est la seconde planète de ce système d’étoiles triple et elle semble se trouver à proximité du centre de la zone habitable. Quatre fois plus lourde que la Terre, Gliese 667Cc est la meilleure exoplanète candidate à la vie actuellement. Elle dispose très certainement des bonnes conditions pour que de l’eau liquide existe à sa surface. C’est la seconde planète de type super-Terres découverte dans la zone habitable d’une naine rouge au cours de ce sondage d’HARPS, après Gliese 581d, dont la détection a été annoncée en 2007 et confirmée en 2009.

Xavier Delfosse, un autre membre de l’équipe conclut : "Maintenant que nous savons qu'il y a de nombreuses super-Terres autour de naines rouges proches, nous devons en identifier plus en utilisant le spectrographe HARPS et les futurs instruments. Quelques une de ces planètes doivent passer devant leur étoile au cours de leur orbite, cette perspective ouvre la possibilité d’étudier leur atmosphère et de rechercher des signes de vie."

L'équipe d'astronomes à l'origine de cette étude se compose de Xavier Delfosse (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble), Thierry Botti de l'Observatoire Astronomique de Marseille Provence (OAMP), Xavier Bonfils (Université Joseph Fourier - Grenoble 1/ Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble), et de Richard Hook de l'Observatoire de La Silla.