Au cours des dernières années, il n'y a pas eu de pénurie de découvertes de planètes extra-solaires en orbite autour d'étoiles naines rouges. Rien qu'en 2016 et 2017, les astronomes ont annoncé la découverte d'une planète terrestre (c.-à-d. Rocheuse) autour de Proxima Centauri (Proxima b), d'un système à sept planètes en orbite autour de TRAPPIST-1 et de super-Terres en orbite autour des étoiles voisines de LHS 1140 (LHS 1140b ) et GJ 625 (GJ 625b).
Dans ce qui pourrait être la dernière découverte, des physiciens de l'Université du Texas à Arlington (UTA) ont récemment annoncé la découverte possible d'une planète semblable à la Terre en orbite autour de Gliese 832, une étoile naine rouge à seulement 16 années-lumière. Dans le passé, les astronomes ont détecté deux exoplanètes en orbite autour de Gliese 832. Mais après avoir effectué une série de calculs, l'équipe UTA a indiqué qu'une planète semblable à la Terre pourrait être en orbite autour de l'étoile.
L'étude qui détaille leurs conclusions, intitulée «Dynamique d'une planète de masse terrestre probable dans le système GJ 832», a récemment paru dans The Astrophysical Journal.Dirigée par le Dr Suman Satyal - chercheur en physique, chargé de cours et superviseur de laboratoire à l'UTA - l'équipe a cherché à étudier la stabilité des orbites planétaires autour de Gliese 832 en utilisant une analyse numérique et détaillée de l'espace des phases.
Comme indiqué, deux autres exoplanètes avaient été découvertes autour de Gliese 832 dans le passé, y compris une géante gazeuse semblable à Jupiter (Gliese 832b) en 2008 et la super-Terre (Gliese 832c) en 2014. À bien des égards, ces planètes ne pouvaient pas être plus différent. En plus de leur disparité de masse, ils varient considérablement en termes d'orbites - avec Gliese 832b en orbite à une distance d'environ 0,16 UA et Gliese 832c en orbite à une distance de 3 à 3,8 AU.
Pour cette raison, l'équipe UTA a cherché à déterminer s'il y avait peut-être une troisième planète avec une orbite stable entre les deux. À cette fin, ils ont effectué des simulations numériques pour un système de planètes à trois et quatre corps avec des orbites elliptiques autour de l'étoile. Ces simulations ont pris en compte un grand nombre de conditions initiales, ce qui a permis de représenter tous les états possibles (alias simulation d’espace de phase) des orbites de la planète.
Ils ont ensuite inclus les mesures de vitesse radiale de Gliese 832, en les tenant compte de la présence de planètes avec 1 à 15 masses terrestres. La méthode de la vitesse radiale (RV), il convient de noter, détermine l'existence de planètes autour d'une étoile en fonction des variations de la vitesse de l'étoile. En d'autres termes, le fait qu'une étoile se déplace d'avant en arrière indique qu'elle est influencée par la présence d'un système planétaire.
La simulation du signal RV de l'étoile à l'aide d'un système hypothétique de planètes a également permis à l'équipe UTA de contraindre les distances moyennes auxquelles ces planètes seraient en orbite autour de l'étoile (alias leurs axes semi-majeurs) et leurs limites de masse supérieures. Au final, leurs résultats ont fourni de solides indications sur l'existence d'une troisième planète. Comme le Dr Satyal l'a expliqué dans un communiqué de presse de l'UTA:
«Nous avons également utilisé les données intégrées de l'évolution temporelle des paramètres orbitaux pour générer les courbes synthétiques de vitesse radiale des planètes connues et semblables à la Terre dans le système. Nous avons obtenu plusieurs courbes de vitesse radiale pour des masses et des distances variables indiquant une éventuelle nouvelle planète moyenne. »
Sur la base de leurs calculs, cette planète possible du système Gliese 832 serait comprise entre 1 et 15 masses terrestres et tournerait autour de l'étoile à une distance allant de 0,25 à 2,0 UA. Ils ont également déterminé qu'il aurait probablement une orbite stable pendant environ 1 milliard d'années. Satyal l'a indiqué, tous les signes provenant du système Gliese 832 indiquent qu'il y a une troisième planète.
"L'existence de cette planète possible est soutenue par la stabilité orbitale à long terme du système, la dynamique orbitale et l'analyse synthétique du signal de vitesse radiale", a-t-il déclaré. "Dans le même temps, un nombre significativement important d'observations de vitesse radiale, d'études de méthodes de transit, ainsi que l'imagerie directe sont encore nécessaires pour confirmer la présence de nouvelles planètes possibles dans le système Gliese 832."
Alexander Weiss, président de la chaire de physique UTA, a également salué cette réussite, déclarant:
«Il s'agit d'une percée importante qui démontre l'existence possible d'une nouvelle planète potentielle en orbite autour d'une étoile proche de la nôtre. Le fait que le Dr Satyal ait pu démontrer que la planète pouvait maintenir une orbite stable dans la zone habitable d'une naine rouge pendant plus d'un milliard d'années est extrêmement impressionnant et démontre les capacités de classe mondiale du groupe d'astrophysique de notre département. »
Une autre friandise intéressante est que l'orbite de cette planète la placerait au-delà ou juste à l'intérieur de la zone habitable de Gliese 832. Alors que le Super-Earth Gliese 832c a une orbite excentrique qui le place au bord intérieur de cette zone, cette troisième planète contournerait son bord extérieur au plus proche. En ce sens, les deux super-terres de Gliese 832 pourraient très bien être de type Vénus et Mars.
À l'avenir, le Dr Satyal et ses collègues chercheront naturellement à confirmer l'existence de cette planète, et d'autres institutions ne manqueront pas de mener des études similaires. Ce système stellaire est encore un autre qui fera certainement l'objet d'études de suivi dans les années à venir, très probablement à partir de télescopes spatiaux de prochaine génération comme le télescope spatial James Webb.
