jeudi 22 octobre 2020

Ces 1004 étoiles d'où la Terre peut être détectée par transit


La plupart des presque 4000 exoplanètes découvertes depuis 25 ans l'ont été parce qu'elles passent devant leur étoile vues depuis la Terre. Parmi celles-ci, on trouve plusieurs dizaines de planètes de type terrestre situées dans une zone relativement clémente autour de leur étoile. Mais qu'en est-il si on inverse le point de vue ? Combien d'étoiles sont propices pour voir la Terre transiter devant le Soleil, ce qui peut permettre d'analyser son atmosphère et donc savoir que s'y trouve de la vie ? Deux astronomes se penchent sur la question et trouvent plus de 1000 étoiles potentielles dans ce cas. Une étude parue dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.


Lisa Kaltenegger (Cornell University) et Joshua Pepper (Lehigh University) ont étudié les étoiles relativement proches (100 pc : 326 années-lumière) qui se situent dans le plan de l'écliptique, le plan de rotation de la Terre autour du Soleil, de manière à ce que depuis ces étoiles, la Terre produise un transit devant le Soleil et puisse potentiellement être détectée par la technique que nous utilisons désormais couramment pour mettre en évidence des exoplanètes. Si des êtres intelligents s'intéressant à l'exobiologie vivent sur des planètes autour de ces étoiles, ils pourraient potentiellement en déduire des signes de vie sur Terre par l'analyse spectroscopique de notre atmosphère. Les deux chercheurs proposent ainsi de s'intéresser aux civilisations potentielles qui s'intéresseraient potentiellement à nous... les étoiles les plus intéressantes pour un contact a priori.

Kaltenegger et Pepper ont tout d'abord listé les milliers d'étoiles les plus proches du Soleil dans le catalogue du télescope TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Ce catalogue recense toutes les étoiles pour lesquelles TESS est capable de détecter une planète tellurique situé en "zone habitable".

Puis les astrophysiciens les ont ensuite triées pour ne conserver que celles d'où on peut voir un transit de la Terre devant le Soleil. Cette zone est appelée la zone de transit terrestre (ETZ), c'est une fine bande autour de l'écliptique avec une largeur de 0,528°. Une ETZ réduite a aussi été définie en 2016 qui doit permettre une durée de transit terrestre assez longue, supérieure à 10h. Cette zone restreinte correspond à un paramètre d'impact b de 0,5 (le paramètre d'impact est la distance du centre de la planète au centre de l'étoile durant le transit, exprimé en unité de rayon de l'étoile). Le transit idéal, le plus long a un paramètre b=0, pour un transit terrestre, celui-ci dure 12,6 h, alors qu'un transit à paramètre de 0,5 ne dure que 10,9 h exactement.

Pour sélectionner les étoiles situées dans l'ETZ , Kaltenegger et Pepper ont exploité le catalogue astrométrique qui a été produit avec le télescope Gaia. Les astrophysiciens trouvent ainsi 1004 étoiles de la séquence principale qui répondent au critère de sélection. Parmi celles-ci, on trouve 77% d'étoiles de type M (des naines rouges); 12% de type K, 6% de type G (similaires au Soleil), 4% de type F et 1% de type A (géantes chaudes). Leur température s'étale entre 2820 et 8070 K. Parmi elles, 508 se retrouvent avec la possibilité de voir des transits longs de la Terre (plus de 10h). 
L'étoile la plus proche qui est située dans l'ETZ (et même dans l'ETZ restreinte (b<0,5) se situe à 8,5 pc (28 années-lumière) et se nomme Ross 64.
Parmi les 1004 étoiles identifiées, 3 d'entre elles sont déjà connues pour posséder des planètes (mises en évidence par le télescope Kepler (via leur transit)) : K2–155, située à 82 pc est entourée d'au moins 3 planètes, K2-240, à 70 pc, possède au moins 2 planètes et K2–65 à 72 pc avec au moins une planète. Mais cette dernière étoile n'est finalement pas retenue par les auteurs à cause de sa vitesse propre trop élevée qui fait qu'on manque de données sur elle dans les données de Gaia.

Les chercheurs notent que si on s'intéresse à des formes de vie évoluées qui nous auraient détectés, on peut éliminer de nos cibles les étoiles les plus chaudes de type F ou A qui ont une durée de vie de moins de 500 millions d'années, en sachant que la vie est apparue sur la Terre il y a environ 3,8 milliards d'années. Le télescope TESS va débuter une grande campagne de détection d'exoplanètes dans l'ETZ en 2021. Il va pouvoir mettre une priorité sur les 1004 étoiles proches trouvées dans cette étude. 
Chose amusante, pour les étoiles les plus proches, leur mouvement propre peut les faire sortir assez rapidement de l'ETZ, en seulement quelques centaines d'années, et inversement, d'autres étoiles peuvent y rentrer pour y rester quelques siècles ou plus. Par exemple, l'étoile qu'on appelle l'étoile de Teergarden qui possède deux planètes de type terrestre va entrer dans la zone de transit terrestre n 2044 et pourra observer la Terre transiter devant le Soleil pendant un peu plus de 450 ans... 
Les planètes des étoiles qui ont pu "voir" la Terre lorsque la vie a commencé à s'y développer ne sont pas les mêmes que celles qui peuvent observer nos signes biotiques maintenant, ni celles qui pourront peut-être encore voir des traces dans le futur. La liste des 1004 étoiles proches déterminée dans cette étude est donc par nature évolutive, et les transits de la Terre que peuvent voir leurs habitants devrait attirer leur attention pendant qu'il en est encore temps...


Source

Which stars can see Earth as a transiting exoplanet? 
Lisa Kaltenegger, J Pepper
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 499 (20 October 2020)


Illustration 

Transit de Vénus vu depuis la Terre