HKU impliquée dans la découverte d’une exoplanète la plus proche de la Terre

Une équipe internationale d’astronomes dirigée par M. Ignasi Ribas de l’Institut d’études spatiales de Catalogne (IEEC) et de l’Institut des sciences spatiales (ICE, CSIC) d’Espagne, et incluant le Dr Man Hoi Lee du Département des sciences de la Terre et du Département de physique de l’Université de Hong Kong (HKU), a découvert une exoplanète en orbite autour de l’étoile de Barnard, l’étoile la plus proche du Soleil.

À seulement six années-lumière de nous, l’étoile de Barnard semble se déplacer plus rapidement que toute autre étoile dans notre ciel. Cette étoile naine rouge fait partie des moins actives connues et représente une cible idéale pour rechercher des exoplanètes avec de multiples méthodes.

L’étoile de Barnard est une étoile de faible masse représentant environ 1/6 de la masse du Soleil, et la planète candidate, appelée étoile de Barnard b (ou GJ 699 b), est une super-Terre pesant au minimum 3,2 masses terrestres. Elle orbite tous les 233 jours près de la ligne dite de neige de l’étoile (snow-line of the star), et où la surface est probablement gelée à -150 º C en l’absence d’une atmosphère, rendant improbable la présence d’eau liquide à sa surface. Cependant, ses caractéristiques en font une excellente cible pour l’imagerie directe pour la prochaine génération d’instruments tels que le télescope spatial de la NASA mesurant le champ infrarouge (WFIRST) et la mission Gaia dirigée par l’Agence spatiale européenne.

Depuis 1997, plusieurs instruments ont été utilisés pour rassembler un grand nombre de mesures sur le scintillement l’étoile. La technique consiste à utiliser l’effet Doppler sur la lumière des étoiles pour mesurer l’évolution de sa vitesse au fil du temps. Une analyse des données collectées jusqu’en 2015 par le spectromètre HIRES sur le télescope Keck, et les spectromètres HARPS et UVES de l’Observatoire européen austral, a suggéré que le vacillement pourrait être causé par une planète dont la période orbitale serait d’environ 230 jours.

En essayant de voir si le résultat pouvait être confirmé, les astronomes ont régulièrement contrôlé l’étoile de Barnard avec des spectromètres de haute précision tels que le CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs), ainsi que HARPS et HARPS-N dans un effort international appelé la collaboration des points rouges.

« Pour l’analyse, nous avons utilisé les observations de sept instruments différents, couvrant une période de 20 ans, ce qui en fait l’un des ensembles de données les plus vastes et les plus complets jamais utilisés pour des études de vitesse radiale précises. La combinaison de toutes les données a conduit à un total de 771 mesures », a expliqué le Dr Ignasi Ribas.

Un signal d’une période de 233 jours est apparu de nouveau lors de la réanalyse de toutes les mesures combinées. Ce signal implique que l’étoile de Barnard s’approche et s’éloigne de nous à environ 1,2 m/s - environ la vitesse de déplacement d’une personne – ce qui s’explique par la présence d’une planète orbitant autour de l’étoile.

Les exoplanètes si petites et si éloignées de leur étoile mère n’ont pas été découvertes avant l’utilisation de la technique Doppler. Cela signifie que les astronomes parviennent de mieux en mieux à trouver et à explorer un type de planètes relativement nouveau en dehors de notre système solaire. Avec la prochaine génération d’instruments, ces capacités ne peuvent que se développer.

Le Dr. Man Hoi Lee collabore avec le consortium CARMENES en tant que Fellow Mercator de la Fondation allemande de recherche (DFG). Dans cette collaboration, il étudie la dynamique des systèmes planétaires observés par le spectromètre CARMENES, telle que celle autour de l’étoile de Barnard. Le télescope spatial Kepler, qui a connu un succès retentissant, nous a montré que statistiquement, la plupart des étoiles sont entourées de planètes.

« En plus de la nouvelle planète autour de l’étoile de Barnard, une possible planète terrestre autour de alpha du Centaure, a été découverte en 2016 », a déclaré le Dr Lee.

Sources :

https://www.hku.hk/press/press-releases/detail/18688.html
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0677-y

Rédacteur : Vincent de Brix, Chargé de mission scientifique - Hong Kong