Fans de Star Trek étaient au-dessus de la Lune quand, en 2018, les astronomes du Dharma Planet Survey (DPS) ont annoncé la possible détection de 40 Eridani b, une planète extrasolaire du système stellaire 40 Eridani. Situé à seulement 16,3 années-lumière, ce système à trois étoiles se trouve là où se trouvait la planète Vulcain dans la franchise populaire. Sur la base des mesures de vitesse radiale de l’étoile primaire du système (40 Eridani A), l’équipe de découverte a estimé que “Vulcain” était une planète rocheuse de plusieurs fois la masse de la Terre (une Super-Terre) avec une période orbitale d’environ 42 jours.
L’existence de cette exoplanète est restée depuis un sujet controversé. Une étude publiée en 2021 a conclu que le signal était un faux positif, mais le débat est resté ouvert. Or, selon une nouvelle étude menée par une équipe internationale de chercheurs, la détection de 40 Eridani b était un faux positif que les astronomes ont pris pour une exoplanète. L’étude faisait partie d’un examen des archives des exoplanètes afin d’identifier des candidats prometteurs pour des études de suivi. Ainsi, alors que “Vulcain” est actuellement hors de propos, ces résultats pourraient conduire à d’autres découvertes passionnantes dans les années à venir.
L’étude, qui a récemment été acceptée pour publication dans Le Journal Astronomique, a été menée par des chercheurs du NASA Exoplanet Science Institute (NExScI), du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, du centre de recherche Ames de la NASA, du Weizmann Institute of Science, de l’UCO/Lick Observatory, de l’Observatoire de Hambourg, du Cahill Center for Astronomy & Astrophysics, du Tsung -Dao Lee Institute, la Carnegie Institution for Science, le Centre australien d’astrobiologie et plusieurs universités et instituts de recherche aux États-Unis, en Australie et en Chine.
L’étude s’est concentrée sur les candidats exoplanètes identifiés par la méthode de vitesse radiale (RV) qui faisaient partie de la liste maintenue par le groupe de travail NASA/NSF Extreme Precision Radial Velocity. Cette méthode consiste à surveiller les étoiles pour détecter des signes de mouvement de va-et-vient, une indication possible de planètes en orbite qui interagissent gravitationnellement avec elles. Le but était d’identifier des exoplanètes pour des observations de suivi par des télescopes spatiaux de nouvelle génération comme le Observatoire Habital Explonet (HabEx), le Grand arpenteur UV/optique/IR (LUVOIR), et Rendez-vous Starshade missions.
Ces missions auront la résolution et la sensibilité nécessaires pour étudier des exoplanètes rocheuses plus petites en orbite plus près de leurs soleils (où les planètes semblables à la Terre devraient résider) en utilisant la méthode d’imagerie directe (DI). Cette méthode consiste à utiliser un coronographe pour bloquer la luminosité d’une étoile afin que toute lumière réfléchie par les atmosphères des planètes en orbite soit visible. Cette lumière peut ensuite être analysée à l’aide de spectromètres pour déterminer la composition chimique de l’atmosphère, permettant aux astronomes et aux astrobiologistes d’imposer des contraintes plus strictes sur l’habitabilité de la planète.
Dans certains cas, les astronomes peuvent même être en mesure de détecter la lisière de la végétation rouge – des spectres infrarouges qui indiquent la photosynthèse à la surface. Ces études sont conformes aux objectifs définis dans l’enquête décennale Astro2020, qui appelle à un télescope spatial infrarouge, optique et ultraviolet (IR/O/UV) de 6 mètres (~ 20 pieds) pour rechercher des exoplanètes rocheuses (surnommées les Observatoire des Mondes Habitables). Pour se préparer à ces recherches, l’équipe internationale dirigée par Katherine Laliotis, diplômée de l’Ohio State University (OSU), a minutieusement examiné la liste des planètes RV afin de maximiser le potentiel de retours scientifiques. Comme ils l’indiquent dans l’étude:
“Les étoiles qui sont choisies pour une future mission DI doivent répondre à des critères liés à leur [effective temperature] Jeff, luminosité (par exemple Vmag), luminosité, multiplicité et distance de la Terre. La séparation maximale qu’une planète potentiellement habitable peut atteindre dans son orbite autour de son étoile, vue de la Terre, est d’une importance primordiale.
À ce jour, la méthode RV reste le deuxième moyen le plus populaire de détection de signaux potentiels d’exoplanètes. Sur les 5300 exoplanètes découvertes, plus d’un millier (19,4%) ont été détectées ou confirmées grâce à cette méthode. Malheureusement, RV présente également certains inconvénients pouvant entraîner des faux positifs. Avec certains types d’étoiles, l’enveloppe de gaz environnante se dilate et se contracte, créant l’illusion que l’étoile se déplace. Il en va de même pour les étoiles avec des « points brillants » à leur surface, ce qui produira une variabilité du spectre cohérente avec la rotation de l’étoile.
Cela s’est avéré être le cas avec 40 Epsilon A b, qui avait une période orbitale supposée proche de la période de rotation prévue de l’étoile – 37 à 43 jours. L’équipe de recherche a affirmé que la meilleure explication à cela était la présence d’une exoplanète, mais a également admis qu’il était possible que ce qu’ils aient détecté soit un signal de rotation. Cependant, ils n’ont pas pu obtenir une évaluation précise de la rotation de 40 Epsilon A à l’époque, de sorte que les résultats n’étaient pas concluants. Sur la base de toutes les données obtenues du système à ce jour, Laliotis et ses collègues ont conclu que le signal était dû à l’activité stellaire.
Ceci est indiqué, écrivent-ils, par l’étroite corrélation entre le signal et la période de rotation (maintenant) bien contrainte de l’étoile :
“En regardant de près le périodogramme, nous notons que le signal de la période de 37 jours est extrêmement proche de l’alias annuel du signal de 42 jours et le signalons comme tel. Le signal de 365 jours est probablement piloté par la fonction de fenêtre de cette étoile, car l’ajustement de phase repliée indique clairement qu’une partie importante (> 25%) de l’espace de phase orbital est non peuplée en raison de contraintes d’observation saisonnières. Nous qualifions donc cela de faux signal positif.
En plus d’exclure l’existence de “Vulcan”, l’étude conclut également que plusieurs autres signaux RV étaient probablement de faux positifs. Celles-ci incluent 82 Eridanus c, une Super-Terre rocheuse en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil à environ 19,8 années-lumière de la Terre. Un signal qui coïncidait avec une période orbitale de 40 jours a été signalé en 2011 mais a depuis été attribué à la période de rotation de l’étoile. Il y a aussi HD 85512, une étoile de type K (naine orange) à 37 années-lumière de la Terre, où une autre super-Terre (HD 85512 c) a été signalée en 2011.
La période orbitale prévue (54,43 jours) est également très proche des mesures maximales de VD (51 à 58 jours). Enfin, il y a HD 114613 b, une géante gazeuse semblable à Saturne signalée en 2014 autour d’une étoile semblable au Soleil à 66,7 années-lumière de la Terre. Étant donné le chevauchement entre le signal de 3827 jours et la période de rotation de l’étoile (et le fait qu’il n’a pas été détecté depuis), Latiolis et ses collègues attribuent ce signal au cycle magnétique de longue période de l’étoile. Mais ce n’était pas que de mauvaises nouvelles et de faux positifs, car l’étude a également confirmé l’existence de deux candidats.
Cela inclut une exoplanète précédemment détectée dans HD 192310, une autre naine orange de type K située à 28,7 années-lumière. En 2011, deux candidats de type Neptune ont été signalés dans ce système basé sur les données RV, et plusieurs autres signaux ont été détectés depuis. Selon Laliotis et ses collègues, le signal désigné HD 192310 IV est susceptible d’être une exoplanète avec une période orbitale d’environ 24,5 jours. Le deuxième signal, HD 146233 III (18 Scorpii), correspond à une exoplanète autour d’une étoile semblable au Soleil à 46,1 années-lumière avec une période orbitale de près de 20 jours.
Et bien. Vous en gagnez. Vous en perdez. Ou, dans ce cas, vous perdez une planète de science-fiction. Vous en gagnez deux autres avec une valeur de science-fiction indéterminée. Et dans les années à venir, grâce aux télescopes de nouvelle génération et aux études qui réduisent la recherche de candidats prometteurs, nous pourrions trouver des exoplanètes qui dépassent toutes nos attentes basées sur la science-fiction !
Lectures complémentaires : Alerte scientifique, arXiv
