Ce « bébé-planète » peut nous apprendre comment la Terre s’est formée

À quoi ressemblait le Système solaire dans sa jeunesse ? Tout ce que nous savons, nous le devons à ce qu’il y a autour du Soleil aujourd’hui. C’est-à-dire une poignée de planètes, quelques lunes, et des astéroïdes de toute taille. Cependant, toute cette population a bien changé ces derniers milliards d’années et il y a peu de vestiges du Système solaire primordial. C’est pourquoi une des solutions pour remonter le temps est de regarder à quoi ressemblent les étoiles jeunes, encore en formation, comme AU Microscopii. Âgée d’à peine 22 millions d’années, AU Mic pour les intimes est un véritable bébé si on le compare aux 4,6 milliards d’années de notre vénérable Soleil. Cette étoile est scrutée depuis des décennies, car l’inclinaison du disque de débris en orbite autour d’elle est pile dans le bon axe pour nous permettre d’observer de beaux transits.

C’est ainsi que dans une étude parue dans Nature, une équipe d’astronomes américains, pour la plupart, a pu identifier avec certitude une planète par conséquent nommée AU Mic b. « Si nous avons réussi, reconnaît l’auteur principal Peter Plavchan, de l’université George Mason en Virginie, c’est avant tout grâce aux précédents travaux qui ont été menés sur cette étoile. C’était un véritable défi. »

En effet, observer un transit sur cette étoile, c’est-à-dire un passage de la planète entre l’étoile et l’observateur, est loin d’être évident puisque nous sommes face à une étoile jeune, pas encore dans sa séquence principale. Elle est donc beaucoup plus active, avec des taches solaires, des éruptions et d’autres événements qui provoquent d’importants changements de luminosité. Or, ce sont justement ces changements qui alertent habituellement sur le passage d’une planète. Essayez d’identifier un flash d’appareil photo au beau milieu d’une lumière stroboscopique et vous aurez une idée de la difficulté de la chose…

Des années d’efforts pour détecter le « bruit » de la planète

La prouesse a été rendue possible par plusieurs instruments. D’abord TESS, le « chasseur d’exoplanètes » de la NASA spécialement conçu pour détecter des planètes en transit. Puis Spitzer, un télescope infrarouge dont la mission s’est achevée récemment. Ils ont ensuite couplé ces données à d’autres observations au sol afin de pouvoir identifier clairement les variations de lumière dues à l’activité de l’étoile, et celles qui pouvaient être liées au passage d’une planète devant elle.

Quoi qu’il en soit, après plusieurs années d’efforts, les auteurs ont réussi à isoler le « bruit » causé par l’activité habituelle de l’étoile et à identifier clairement des transits qui se répètent à intervalle régulier. Nous avons donc affaire à une planète très proche de son étoile, qui en fait le tour en un peu plus de huit jours. Elle serait environ deux fois plus petite et cinq fois plus légère que Jupiter.

Le disque de débris d’AU Microscopii. Source : Hubble

Depuis des années déjà, les chercheurs scrutent AU Mic dans l’espoir de voir un tel monde. En 2015, un auteur français, Anthony Boccaletti, chercheur au CNRS à l’observatoire de Paris avait observé quelques irrégularités dans le disque et espérait y trouver une planète. « Cela fait longtemps que nous attendions une telle découverte, s’enthousiasme-t-il. C’est rare de trouver des exoplanètes aussi jeunes avec autant de détails.» Dans l’étude de Peter Plavchan, AU Mic b ne correspond pas aux mouvements qui avaient été observés par Anthony Boccaletti, mais cela n’infirme en rien la première étude. Au contraire : si une planète a été détectée, tout porte à croire qu’il pourrait y en avoir d’autres.

En soi, AU Mic b, n’a rien d’exceptionnel à proprement parler. Ce qui est intéressant, c’est surtout le fait qu’elle soit là, au milieu d’un disque de débris et autour d’une étoile jeune. Autant de données qui laissent penser que sa composition et son atmosphère sont primordiales, qu’elles n’ont pas été altérées par le temps.

AU Mic b, une machine à remonter le temps

Mais pourquoi avoir accès aux données d’une telle planète soulève-t-il autant de passions ? Peter Plavchan répond : « Cette planète est un laboratoire parfait pour savoir comment elles se forment, mais aussi comment elles migrent. » Et c’est le fait que AU Mic b soit jeune qui peut faire espérer des données sur ces questions. Son atmosphère n’a pas encore eu le temps d’être trop altérée, et en plus l’environnement autour peut aider à savoir si elle est formée là où elle se trouve actuellement où si elle a migré très tôt après sa formation. Dans l’étude, les auteurs précisent qu’il n’existe pas d’autres planètes avec la même configuration et aussi bien localisées, ce qui fait de AU Mic b un cas à part qui devrait être la cible privilégiée de bien des observations dans les années à venir.

TOI 1338 b transite devant ses deux étoiles.

Source : NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

Et évidemment, quand on parle d’exoplanète et d’atmosphère à étudier, les yeux se tournent, comme bien souvent, vers le JWST. Le James Webb Space Telescope perpétuellement repoussé, mais toujours dans les cartons, doit entrer en service l’année prochaine (ou la suivante…). Une de ses principales missions sera de scruter les atmosphères des exoplanètes pour en déterminer la composition, avec comme but sous-jacent d’identifier une planète capable d’abriter la vie. Sur AU Mic b, la question de la vie ne se pose pas, car la composition de la planète n’est pas bien connue, mais en plus la proximité avec son étoile, et l’environnement extrêmement violent qui y règne, sans compter son jeune âge, ne la placent pas comme la meilleure candidate. En revanche, c’est bel et bien une cible identifiée et atteignable avec la future génération de télescope pour voir à quoi ressemble une planète qui n’a pas encore subi les ravages du temps.

En dehors du JWST, l’équipe de Peter Plavchan a des projets plus proches: « Nous prévoyons d’autres sessions d’observation avec Hubble (le télescope spatial que le JWST doit remplacer), mais aussi des télescopes basés au sol afin de collecter le maximum d’informations maintenant que la planète est bien localisée. » Pour Anthony Boccaletti, il reste encore beaucoup de travaux à mener sur ce cas: « Nous devons connaître avec précision sa masse, sa densité, sa composition, mais aussi si possible trouver d’autres planètes dans le système AU Microscopii afin de pouvoir les comparer. »

Des sessions d’observation sont prévues avec le petit télescope spatial suisse CHEOPS, dont le but est de cibler des exoplanètes déjà connues pour obtenir leur taille avec précision.