En octobre 2020, je vous relatais une étude qui visait à dénombrer les étoiles à partir desquelles la Terre peut être vue en transit devant le Soleil, la méthode la plus efficace à ce jour pour détecter une exoplanète. Aujourd’hui, les mêmes chercheurs approfondissent leur première étude et fournissent une liste exhaustive des étoiles qui ont pu voir ou qui pourront bientôt détecter la Terre par transit, les étoiles qui se trouvent dans la Zone de Transit Terrestre (ETZ, Earth Transit Zone). Et certaines de ces étoiles sont déjà connues pour abriter des planètes. L’étude est parue dans Nature sous le titre Past, present and future stars that can see Earth as a transiting exoplanet.
L’étude de l’année dernière de Lisa Kaltenegger (Cornell University) et son collaborateur ne prenaient en compte que la position actuelle des étoiles, elle ne tenait pas compte de l'évolution de leur point d'observation dans le temps. Pour la compléter, ils ont donc utilisé les données astrométriques du télescope Gaia et son catalogue très fourni des étoiles les plus proches du Soleil pour estimer quelles sont les étoiles à partir desquelles la Terre a pu être vue en transit dans les 5000 dernières années et dans les 5000 prochaines années.
Les astronomes se sont focalisés sur des étoiles qui se trouvent à moins de 100 parsecs du Soleil (326 années-lumière). Ils trouvent en tout 1715 étoiles qui ont pu détecter la Terre depuis 5000 ans et 319 nouvelles où ce sera possible de le faire dans les 5000 prochaines années.
Parmi ces étoiles figurent sept hôtes d'exoplanètes connues, dont Ross-128, qui a vu la Terre transiter devant le Soleil dans le passé, ainsi que les étoiles Teegarden et Trappist-1, qui commenceront à nous voir respectivement dans 29 et 1 642 ans.
Pour obtenir l'image dynamique des étoiles qui peuvent voir la Terre transiter devant le Soleil et combien d'années dure un tel point de vue, les deux chercheurs ont évalué la cinématique des étoiles, propagée dans le temps grâce aux données de Gaia (et son Early Data Release 3 (eDR3)).
Parmi les 2 034 étoiles dans le Gaia Catalog of Nearby Stars (GCNS) qui se trouvent dans l’ETZ sur ± 5000 ans : 313 objets se trouvaient dans l’ETZ dans le passé, 319 y entreront dans le futur et 1 402 s'y trouvent actuellement depuis un certain temps. Les chercheurs montrent qu’Il existe une grande diversité parmi ces 2 034 étoiles. En utilisant les couleurs et la magnitude absolue, Kaltenegger et Faherty estiment les types spectraux stellaires et constatent que les naines (de type M) dominent l’échantillon (1520 spécimens), ce qui correspond bien à la distribution normale de la population du disque de la Voie lactée. Leur liste contient en outre 194 étoiles de type G, le type du Soleil ; 12 étoiles de type A, 2 de type B, 87 de type F, 102 de type K, 7 naines de type L et 1 T ; et il y aussi 109 naines blanches. Et au moins 12 étoiles se trouvent sur la branche des géantes.
Le nombre d’étoiles qui peuvent voir la Terre aujourd’hui sont donc au nombre de 1402, dont 128 étoiles du type du Soleil, (et 1 050 étoiles naines rouges de type M).
Les astronomes ont également défini une zone de transit terrestre restreinte (ETZr) qui est la zone qui garantit une durée conséquente de transit de la Terre (de 10h) : 1355 étoiles s’y trouvent, soit 67% des 2034 étoiles recensées.
Kaltenegger et Faherty notent également que depuis que la Terre produit des ondes radio, il y a environ 100 ans, ces signaux humains ont déjà balayé 75 étoiles parmi les plus proches de la liste des étoiles situées dans la zone de transit de la Terre (parmi elles, 46 s’y trouvent actuellement). Des civilisations habitant sur des planètes autour de ces 75 étoiles ont donc potentiellement la connaissance de l’existence de la Terre, de la composition de son atmosphère et des signaux radio qui en proviennent. Selon les calculs des astrophysiciens, dans le futur proche, 42 autres étoiles à moins de 30 pc (100 années-lumière) vont entrer dans l’ETZ, dans les 5000 prochaines années.
Parmi les 2 034 étoiles de la liste, 7 d’entre elles sont des étoiles qui sont déjà connues pour abriter des exoplanètes, et quatre sont situées à moins de 30 pc du Soleil, et ont donc déjà été balayées par nos ondes radio (et le sont encore) ; il s’agit de Ross-128, Teegarden, GJ 9066 et TRAPPIST-1, la première ayant quitté l’ETZ il y a 900 ans et les trois autres devant y entrer dans 29 ans, 846 ans et 1642 ans respectivement.
Le système Ross128 à 3,37 pc (11 années-lumière) est le 13ème système le plus proche du Soleil et le deuxième système le plus proche avec une exoplanète de masse terrestre non transitoire. Ross128 b a ainsi vu la Terre transiter pendant 2158 ans, de l'an -1036 à l'an 1121, mais aucune émission électromagnétique n’émanait de la Terre à cette époque de l’Antiquité et du Moyen-Age…
Le système de l'étoile de Teegarden, lui est le 25ème système le plus proche du Soleil, situé à 3,83 pc. Il abrite deux mondes de masse terrestre. Il entrera dans l’ETZ en 2050 et y restera jusqu’en 2460. Le système GJ9066, à 4,47 pc, abrite une planète et entrera dans l’ETZ en 2867 pour y rester pendant 932 ans. Le système Trappist-1 à 12,47 pc abrite sept planètes de taille terrestre, dont quatre dans la zone tempérée. Ce système entrera dans l’ETZ en 3663 et y restera pendant 2371 ans.
Les trois autres systèmes stellaires qui sont situés entre 30 pc et 100 pc : K2-240 (73 pc), K2-155 (73 pc aussi) et K2-65 (63 pc), ont la particularité de se trouver dans l’ETZ depuis des milliers d’années et de devoir y rester durant plusieurs milliers d’années dans le futur. Même si elles n’ont pas encore reçu nos émissions d’ondes radio, ce n’est qu’une question de quelques centaines d’années et leurs civilisations potentielles pourraient déjà connaître l’existence de la Terre et pourraient avoir une idée de la composition de l’atmosphère de notre planète il y a 240 ans, juste avant l’ère industrielle qui a pourri l’atmosphère depuis.
Mais il ne s’agit ici que des exoplanètes que nous avons pu détecter. Des estimations du nombre de planètes rocheuses positionnées en zone tempérée autour des étoiles varient selon les auteurs entre 0,58 et 0,88 par étoile, avec des incertitudes qui restent importantes. Pour évaluer le nombre de planètes intéressantes qui se situeraient dans l’ETZ, Kaltenegger et Faherty utilisent une valeur pessimiste (selon eux) de 0,25 par étoile. Ils en arrivent ainsi à une valeur du nombre de planètes rocheuses en zone « habitable » qui peuvent détecter la Terre, qui vaut 508, toutes distances confondues jusqu’à 100 pc. Ensuite, en restreignant la zone à la distance de 30 pc parcourue par nos ondes radio, le chiffre se ramène à 29 planètes potentiellement habitables qui auraient pu voir la Terre transiter et qui pourraient également détecter les ondes radio de notre planète.
Au total, 43 % des étoiles de la liste de Kaltenegger et Faherty passent au moins 10 000 ans dans la zone de transit de la Terre, 68 % au moins 5 000 ans et 94 % au moins 1 000 ans. Les étoiles les plus proches du Soleil ont des valeurs de mouvement propre plus importantes que celles qui sont plus éloignées, et donc entrent et sortent de l’ETZ plus rapidement. La fenêtre d'observation moyenne pour l'échantillon de 100 pc est de 6 914 ans, alors que la moyenne pour l'échantillon à moins de 30 pc est de 3973 ans. Et seules 78 étoiles effectuent une entrée et une sortie sur la période de ±5 000 ans qui est évaluée.
La grande majorité des planètes qui passent dans l’ETZ (dans le passé, le présent ou le futur) y restent donc durant une période suffisamment longue pour que leurs potentielles civilisations aient le temps de se développer technologiquement et parvenir à détecter non seulement la présence de la Terre, mais aussi la présence de vie (via l'analyse de l'atmosphère), et pourquoi pas de vie intelligente (via les rayonnements anthropiques) …
Il se peut aussi que ces potentielles civilisations réussiront à entrevoir les modifications irréversibles de notre atmosphère entamées depuis deux siècles, et que se soit évidemment trop tard...
Source
Past, present and future stars that can see Earth as a transiting exoplanet
L. Kaltenegger & J. K. Faherty
Nature (23 June 2021)
Illustrations
1) Vue d'artiste d'un système planétaire produisant des transits devant son étoile (Scitech)
2) Lisa Kaltenegger (Linda BG, Wikipedia)
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire
Merci !