Les données d'archives de K2 révèlent une candidate exoplanète de taille terrestre avec une année de 355 jours

Les données d'archives de K2 révèlent un candidat exoplanète de taille terrestre avec une année de 355 jours

Dans les vastes archives numérisées des missions spatiales achevées, les astronomes continuent de trouver des trésors cachés qui avaient échappé aux premiers relevés. Une équipe de chercheurs, dirigée par Alexander Venner de l'University of Southern Queensland, a annoncé la découverte d'un nouveau candidat exoplanète convaincant en orbite autour de l'étoile naine K brillante HD 137010. Le candidat, désigné HD 137010 b, a été identifié grâce à un événement de transit unique de dix heures capturé lors de la mission K2 en 2017. Ce qui rend cette découverte particulièrement significative est sa ressemblance frappante avec notre propre monde : la planète est de taille presque identique à la Terre et suit une orbite qui reflète une année terrestre.

La découverte, détaillée dans un article impliquant des chercheurs de l'University of Southern Queensland, de Harvard & Smithsonian et du NASA Ames Research Center, souligne la valeur durable de la mission secondaire du télescope spatial Kepler, K2. Alors que la mission Kepler originale a passé quatre ans à observer une seule portion du ciel pour trouver des planètes de type terrestre, la mission K2 a été contrainte d'observer différents champs le long du plan de l'écliptique pendant des durées plus courtes d'environ 80 jours. Ce délai restreint empêche généralement la détection de planètes à longue période, qui nécessitent plusieurs transits pour confirmer leurs orbites. Cependant, en scannant méticuleusement les données à la recherche d'événements de transit uniques, l'équipe de recherche a repoussé les limites de ce que les données d'archives peuvent révéler.

La découverte de HD 137010 b

L'identification de HD 137010 b a commencé par l'inspection visuelle des courbes de lumière de la Campagne 15 de K2. Hans Martin Schwengeler, un chercheur citoyen travaillant avec le projet Planet Hunters, a été le premier à signaler la caractéristique s'apparentant à un transit unique. L'événement, qui a duré environ 10 heures, a montré une légère baisse de la luminosité de l'étoile de seulement 225 parties par million (ppm). Un signal aussi subtil est notoirement difficile à détecter ; cependant, comme HD 137010 est une étoile relativement brillante de dixième magnitude, la précision photométrique atteinte était exceptionnellement élevée — atteignant un niveau de 8,5 ppm, proche de la limite théorique des instruments du vaisseau spatial.

Pour valider la découverte, l'équipe — comprenant Chelsea X. Huang et Shishir Dholakia — a effectué une analyse rigoureuse afin d'exclure les « faux positifs », tels que les binaires à éclipses d'arrière-plan ou les anomalies instrumentales. En recoupant la photométrie de K2 avec l'imagerie historique, les données d'archives de vitesse radiale et l'astrométrie, les chercheurs ont conclu que le signal était de nature astrophysique et se produisait sur l'étoile cible. « Notre analyse indique fortement que l'événement était astrophysique, s'est produit sur la cible et peut être mieux expliqué par un candidat planète en transit », ont noté les auteurs dans leur rapport.

Définir un candidat à transit unique

La méthode du transit repose sur le passage d'une planète entre son étoile hôte et l'observateur, provoquant une baisse temporaire de la luminosité apparente de l'étoile. Alors que les chaînes de traitement automatisées excellent dans la recherche de planètes à courte période orbitale qui transitent de nombreuses fois, elles ignorent souvent les événements uniques. Les détections de transits uniques sont techniquement complexes car elles ne fournissent pas immédiatement de période orbitale. Au lieu de cela, les chercheurs doivent estimer la période en fonction de la durée du transit et des propriétés connues de l'étoile hôte.

Dans le cas de HD 137010 b, la durée du transit de 10 heures a fourni un indice vital. Compte tenu de la taille et de la masse de la naine K hôte, un transit de cette longueur implique une orbite large. Si l'orbite est circulaire, l'équipe estime une période orbitale d'environ 355 jours — ce qui est remarquablement proche d'une année terrestre. Cela fait de HD 137010 b un exemple rare de planète à longue période détectée via un événement unique, un exploit qui a rarement été accompli pour des candidats de taille terrestre en orbite autour d'étoiles de type solaire.

Profil physique : un voisin de taille terrestre

Les caractéristiques physiques de HD 137010 b la placent dans une catégorie exclusive d'exoplanètes « de taille terrestre ». L'équipe de recherche a calculé un rayon de 1,06 fois celui de la Terre, ce qui en fait une quasi-jumelle de notre planète d'origine en termes d'échelle. Son étoile hôte, HD 137010, est une naine K, légèrement plus petite, plus froide et dotée d'une longévité plus grande que notre Soleil. Ce type d'étoile est de plus en plus considéré comme un hôte idéal pour des mondes potentiellement habitables, car elles offrent un environnement radiatif plus stable sur des milliards d'années.

La distance orbitale estimée pour le candidat est d'environ 0,88 unité astronomique (UA), ce qui la place à une distance de son étoile comparable à la séparation Terre-Soleil. Parce que l'étoile hôte est moins lumineuse que le Soleil, cette distance se traduit par un environnement beaucoup plus froid que celui de la Terre. La découverte représente une étape importante, car la plupart des planètes de taille terrestre trouvées par des missions actuelles comme TESS orbitent autour d'étoiles naines M beaucoup plus petites ou ont des périodes orbitales extrêmement courtes et brûlantes.

Estimations de l'habitabilité et de la température

La température est un facteur critique pour déterminer l'habitabilité d'un monde. Sur la base de son orbite projetée, HD 137010 b reçoit un flux stellaire incident d'environ 0,29 fois celui de la Terre. Cela place la planète près du bord externe de la zone habitable de l'étoile — la région où l'eau liquide pourrait théoriquement exister à la surface d'une planète. Selon sa composition atmosphérique, HD 137010 b pourrait être une Terre « froide » ou peut-être plus proche d'une version tempérée de Mars.

Bien que les chercheurs avertissent que la période orbitale exacte reste une valeur « projetée » en raison de la nature de transit unique des données, les propriétés du candidat sont néanmoins séduisantes. Même si elle se situe à la frange froide de la zone habitable, elle reste l'un des rares candidats de taille terrestre en orbite autour d'une étoile de type solaire (FGK) qui n'est pas une « Terre chaude ». La présence d'un tel monde suggère que les données de la mission K2 contiennent encore un potentiel inexploité pour identifier des environnements terrestres tempérés.

L'importance de la luminosité des étoiles hôtes

L'un des aspects les plus passionnants de HD 137010 b est la luminosité de son étoile hôte. Avec une magnitude V de 10,1, HD 137010 est nettement plus brillante que les étoiles lointaines ciblées par la mission Kepler originale. La luminosité est l'« élément clé » du suivi exoplanétaire ; elle permet des mesures de vitesse radiale de haute précision pour déterminer la masse de la planète et permet une future caractérisation atmosphérique via la spectroscopie.

Steve B. Howell du NASA Ames Research Center et d'autres co-auteurs soulignent qu'il s'agit du premier candidat planète de taille terrestre avec une période orbitale de type terrestre transitant devant une étoile suffisamment brillante pour un suivi substantiel. La plupart des découvertes précédentes de Kepler de ce type concernent des étoiles trop peu lumineuses pour que les télescopes actuels puissent peser les planètes ou sonder leur atmosphère. HD 137010 b, cependant, offre une cible accessible pour la prochaine génération d'instruments astronomiques.

L'héritage de K2 et les orientations futures

La découverte de HD 137010 b témoigne de l'héritage du télescope spatial Kepler. Même des années après la fin de sa mission, ses données restent une mine d'or pour la découverte lorsqu'elles sont associées à des techniques d'analyse modernes et au dévouement des chercheurs citoyens. En comblant le fossé entre les découvertes à courte période de TESS et l'observation prolongée de l'espace profond de la mission Kepler originale, K2 a fourni une fenêtre unique sur la population des planètes terrestres à longue période.

À l'avenir, l'équipe de recherche suggère que les missions futures comme PLATO (Planetary Transits and Oscillations of stars), dont le lancement est prévu en 2026, seront spécifiquement conçues pour trouver davantage de mondes comme HD 137010 b. D'ici là, HD 137010 b reste un candidat de haute priorité pour les observatoires terrestres. Confirmer sa période de 355 jours et mesurer sa masse seront les prochaines étapes pour comprendre si ce monde lointain est véritablement une jumelle de la Terre ou un vestige gelé dans les confins de son système solaire.