Hou la la! Et si 1 étoile sur 4 semblable au soleil avait une Terre?

Concept d'artiste du télescope spatial Kepler sur fond de planètes et d'étoiles. Kepler a découvert plus de 1 000 des 4 000 exoplanètes connues. À présent, sur la base des données de Kepler, les scientifiques estiment qu’une étoile semblable à celle du soleil sur quatre a au moins une planète de la même taille que la Terre. Image via NASA / Centre de recherche Ames / W. Stenzel / D. Rutter / Penn State News.

Combien de planètes de la taille de la Terre - gravitant autour de la zone habitable de leur étoile, où de l'eau liquide pourrait exister - se trouvent-elles dans notre galaxie de la Voie Lactée? Les scientifiques ont découvert des exoplanètes par milliers ces dernières années et ont maintenant une meilleure idée de la réponse à cette question. Selon une nouvelle étude de la Penn State University basée sur des données du télescope spatial Kepler, il s'avère qu'une étoile semblable à une Soleil sur quatre devrait avoir au moins une planète de taille similaire à la Terre et gravitant autour de la zone habitable de son étoile.

Le nouvel article revu par des pairs décrivant les résultats a été publié dans The Astronomical Journal le 14 août 2019.

De toute évidence, cette étude est passionnante! Cela a des implications directes sur la possibilité de la vie sur d'autres mondes. Il y a environ 200 milliards d'étoiles dans notre galaxie, et environ 10% d'entre elles sont des étoiles semblables au soleil. C'est 20 milliards d'étoiles semblables au soleil, et si un quart d'entre elles ont au moins une de ces planètes de la taille de la Terre, cela représente 5 milliards dans notre seule galaxie!

Concept d'artiste de Kepler-186f, une exoplanète de la taille de la Terre en orbite autour d'une étoile naine rouge située à 582 années-lumière de la Terre. Il pourrait y avoir des milliards de tels mondes dans notre seule galaxie. Image via NASA Ames / Institut SETI / JPL – Caltech / Magazine Astrobiologie.

Plus spécifiquement, les chercheurs ont estimé que les planètes ayant à peu près la même taille que la Terre, se situant entre 3/4 et 1 fois et demie le diamètre de la Terre et avec des périodes orbitales allant de 237 à 500 jours, apparaissent autour d'environ une étoile sur quatre semblable au soleil. Pour prendre en compte les incertitudes, ils recommandent aux futures missions de recherche de planètes de prévoir un taux d'occurrence allant d'environ une planète pour 33 étoiles à près d'une planète pour deux étoiles. Selon Eric B. Ford, professeur d'astronomie et d'astrophysique à Penn State:

Savoir combien de fois nous devrions nous attendre à trouver des planètes d’une taille et d’une période orbitale données est extrêmement utile pour optimiser les levés des exoplanètes et la conception de missions spatiales à venir afin d’optimiser leurs chances de réussite. Penn State est un chef de file dans l'intégration de méthodes statistiques et informatiques de pointe à l'analyse d'observations astronomiques afin de répondre à ce type de questions. Notre Institut pour la CyberScience (ICS) et notre Centre d'astrostatistique (CASt) fournissent l'infrastructure et le support nécessaires à la réalisation de ce type de projets.

La plupart des planètes de la taille de la Terre découvertes jusqu'à présent ont été découvertes par le télescope spatial Kepler. Mais ils peuvent être difficiles à trouver, comme l'explique Ford:

Kepler a découvert des planètes avec une grande variété de tailles, compositions et orbites. Nous souhaitons utiliser ces découvertes pour améliorer notre compréhension de la formation des planètes et planifier des missions futures pour rechercher des planètes potentiellement habitables. Compter simplement les exoplanètes d’une taille ou d’une distance orbitale donnée est trompeur, car il est beaucoup plus difficile de trouver de petites planètes éloignées de leur étoile que de trouver de grandes planètes proches de leur étoile.

Le système planétaire TRAPPIST-1 (concept de l'artiste), distant de 39, 6 années-lumière, comporte au moins 7 planètes rocheuses de la taille de la Terre, dont 3 dans la zone habitable. Est-ce que l'un d'entre eux pourrait avoir la vie? Image via NASA / JPL-Caltech.

Alors, comment les chercheurs ont-ils utilisé les données de Kepler pour déterminer le nombre de planètes potentiellement habitables de la taille de la Terre?

Ils ont conçu une nouvelle méthode permettant de déduire le taux d'occurrence des planètes sur un large éventail de tailles et de distances orbitales, et pas seulement les planètes sur lesquelles porte principalement l'étude. Le nouveau modèle simule des «univers» d'étoiles et de planètes, puis «observe» ces univers simulés pour déterminer combien de planètes auraient été découvertes par Kepler dans chaque «univers». Comme Danley Hsu, étudiant diplômé de Penn State, a expliqué:

Nous avons utilisé le catalogue final des planètes identifiées par Kepler et les propriétés étoiles améliorées de l'engin spatial Gaia de l'Agence spatiale européenne pour construire nos simulations. En comparant les résultats aux planètes répertoriées par Kepler, nous avons caractérisé le taux de planètes par étoile et son incidence sur la taille de la planète et la distance orbitale. Notre approche innovante a permis à l'équipe de prendre en compte plusieurs effets qui n'avaient pas été inclus dans les études précédentes.

Alors que la plupart des étoiles que Kepler a observées se situent généralement à des milliers d'années-lumière du soleil, Kepler a observé un assez grand nombre d'étoiles pour que nous puissions effectuer une analyse statistique rigoureuse afin d'estimer le taux de planètes de la taille de la Terre dans la zone habitable voisine. étoiles du soleil.

Combien d'autres mondes? Combien de civilisations possibles? Image via Manish Mamtani.

Les résultats de cette étude peuvent maintenant être utilisés pour planifier les futurs télescopes spatiaux, tels que le télescope spatial James Webb (JWST), qui pourront étudier les atmosphères de certains de ces mondes et rechercher des signes de biomarqueurs - des gaz tels que oxygène ou méthane - qui pourrait indiquer la vie. Selon Ford:

Les scientifiques sont particulièrement intéressés par la recherche de biomarqueurs - des molécules indicatrices de la vie - dans l'atmosphère de planètes grossièrement de la taille de la Terre qui gravitent autour de la "zone habitable" des étoiles semblables au soleil. La zone habitable est une gamme de distances orbitales auxquelles les planètes pourraient supporter de l’eau liquide à leur surface. La recherche de preuves de la vie sur des planètes de la taille de la Terre dans la zone habitable d'étoiles semblables à du soleil nécessitera une nouvelle grande mission spatiale.

Il n'y a pas si longtemps, nous ne savions pas si d'autres étoiles avaient des planètes en orbite autour d'eux. Maintenant, nous avons appris que la plupart d’entre elles le font, et quand il s’agit d’étoiles semblables à notre soleil, au moins un quart d’entre elles ont un monde qui pourrait être semblable au nôtre…

Conclusion: une nouvelle étude utilisant les données du télescope spatial Kepler suggère qu'il pourrait y avoir un grand nombre de mondes de la taille de la Terre dans notre galaxie en orbite autour de la zone habitable de leur étoile. Notre galaxie, la voie lactée, compte environ 200 milliards d'étoiles et environ 20 milliards d'étoiles semblables au soleil. Si une étoile semblable à une Soleil sur au moins une planète de la taille de la Terre, cela représente 5 milliards de mondes de ce type dans notre seule galaxie!

Source: Taux d'occurrence de planètes en orbite autour d'étoiles FGK: combinaison de Kepler DR25, Gaia DR2 et de l'inférence Bayesienne

Via Penn State News