À l'heure actuelle, les scientifiques ne peuvent rechercher des planètes au-delà de notre système solaire qu'en utilisant des moyens indirects. Selon la méthode, cela impliquera de rechercher des signes de transits devant une étoile (Photométrie de transit), de mesurer une étoile pour détecter des signes d'oscillation (Spectroscopie Doppler), de rechercher la lumière réfléchie par l'atmosphère d'une planète (Imagerie directe) et un beaucoup d'autres méthodes.
Sur la base de certains paramètres, les astronomes sont alors en mesure de déterminer si une planète est potentiellement habitable ou non. Cependant, une équipe d'astronomes des Pays-Bas a récemment publié une étude dans laquelle ils décrivent une nouvelle approche pour la chasse aux exoplanètes: la recherche de signes d'aurores. Comme ils sont le résultat d'une interaction entre le champ magnétique d'une planète et une étoile, cette méthode pourrait être un raccourci pour trouver la vie!
Pour le décomposer, les interactions entre un champ magnétique et les particules chargées régulièrement émises par une étoile (aka. Vent solaire) sont à l'origine des aurores. De plus, la présence de ce phénomène produit des ondes radio qui ont une signature distincte qui peut être détectée par les observatoires radio ici sur Terre. C'est précisément ce que les astronomes basés aux Pays-Bas ont fait en utilisant le tableau basse fréquence (LOFAR).
LOFAR est un réseau de capteurs polyvalent qui est associé à une infrastructure informatique et réseau pour gérer des volumes de données extrêmement importants. Le cœur du réseau (le «superterp») consiste en un réseau de trente-huit stations concentrées dans le nord-est des Pays-Bas et de 14 stations supplémentaires en Allemagne, France, Suède, Royaume-Uni, Irlande, Pologne et Lettonie.
Comme ils l'indiquent dans leur étude, récemment publiée dans la revue La nature, LOFAR a pu détecter le type d'ondes radio à basse fréquence qui avaient été prédites par une étoile proche - GJ 1151, une naine rouge de type M à plus de 25 années-lumière de la Terre. Comme l'explique Harish Vedantham, scientifique à ASTRON et principal auteur de l'étude, dans un communiqué de presse de la NYU:
«Le mouvement de la planète à travers le puissant champ magnétique d'une naine rouge agit comme un moteur électrique à peu près de la même manière qu'une dynamo de vélo fonctionne. Cela génère un énorme courant qui alimente les aurores et l'émission radio sur l'étoile. »
Ces types d'interactions étoile-planète sont prédits depuis plus de trente ans, en partie sur la base de l'activité des aurores qui a été observée dans le système solaire. Bien que le champ magnétique du Soleil ne soit pas assez fort pour produire ces types d'émissions radio ailleurs dans le système solaire, une activité similaire a été observée avec Jupiter et ses plus grosses lunes.
Par exemple, les interactions entre le puissant champ magnétique de Jupiter et Io (la plus intérieure de ses plus grandes lunes) produisent des aurores et des émissions radio lumineuses qui éclipsent même le Soleil à des fréquences suffisamment basses. Cependant, c'était la première fois que les astronomes détectaient et déchiffraient ce type de signaux radio d'un autre système stellaire.
Comme Joe Callingham, boursier postdoctoral ASTRON et co-auteur de l'étude, l'a indiqué:
«Nous avons adapté les connaissances de décennies d'observation radio de Jupiter au cas de cette étoile. Une version à plus grande échelle de Jupiter-Io devrait depuis longtemps exister dans les systèmes étoiles-planète, et l'émission que nous avons observée correspond très bien à la théorie. »
Leurs conclusions ont été confirmées par une deuxième équipe dont les recherches sont détaillées dans une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters. Pour leur étude, Pope et ses collègues se sont appuyés sur les données fournies par l'instrument haute précision Radial Velocity Planet Searcher North (HARPS-N) sur le Galileo National Telescope (TNG), situé sur l'île de La Palma, en Espagne.
Grâce à ces données spectroscopiques, l'équipe a pu exclure la possibilité que les signaux radio observés provenant du GJ 1151 soient produits par des interactions avec une autre étoile. Comme l'a expliqué Benjamin J. S. Pope, boursier Sagan de la NASA à l'Université de New York et auteur principal du deuxième article:
«Les étoiles binaires qui interagissent peuvent également émettre des ondes radio. À l'aide d'observations optiques pour le suivi, nous avons recherché des preuves d'un compagnon stellaire se faisant passer pour une exoplanète dans les données radio. Nous avons exclu ce scénario très fortement, nous pensons donc que la possibilité la plus probable est une planète de la taille de la Terre trop petite pour être détectée avec nos instruments optiques. »
Ces résultats sont particulièrement importants car ils sont liés à un système d'étoiles naines rouges. Par rapport à notre Soleil, les naines rouges sont petites, fraîches et sombres, mais sont également le type d'étoile le plus courant dans l'Univers - représentant 75% des étoiles dans la seule Voie lactée. Les naines rouges sont également de très bons candidats pour trouver des planètes terrestres situées dans une zone habitable circumsolaire (HZ).
Ceci est illustré par des découvertes récentes comme Proxima b (l'exoplanète la plus proche au-delà de notre système solaire) et les sept planètes en orbite autour de TRAPPIST-1. Ces découvertes et d'autres ont conduit les astronomes à conclure que la plupart des naines rouges sont en orbite autour d'au moins une planète terrestre (aka. Rocheuse).
Cependant, les naines rouges sont également connues pour leurs champs magnétiques puissants et leur nature variable, ce qui signifie que les étoiles en orbite dans leur HZ seraient soumises à une intense activité magnétique et de lumière parasite. Des découvertes comme celles-ci ont jeté un doute considérable sur le fait qu'une planète située dans la zone frontalière d'une naine rouge pourrait ou non soutenir la vie pendant très longtemps.
Pour cette raison, les scientifiques prédisent que toute planète en orbite avec le HZ d'une étoile naine rouge aurait besoin d'un fort champ magnétique pour s'assurer que les éruptions solaires et les particules chargées ne dépouillent pas complètement leurs atmosphères et les rendent complètement inhabitables. Par conséquent, cette découverte offre non seulement une façon nouvelle et unique de sonder l'environnement autour des exoplanètes, elle offre également un moyen de déterminer si elles sont habitables.
En recherchant des émissions radioélectriques à basse fréquence, les astronomes pouvaient non seulement détecter les exoplanètes, mais aussi mesurer la force de leurs champs magnétiques et l'intensité du rayonnement de leur étoile. Ces découvertes contribueront grandement à déterminer si les planètes rocheuses en orbite autour des étoiles naines rouges sont capables de soutenir la vie.
Pope et ses collègues cherchent maintenant à utiliser cette méthode pour trouver des émissions similaires d'autres étoiles. Dans les 20 années-lumière de notre système solaire, il y a au moins 50 étoiles naines rouges, et beaucoup d'entre elles ont déjà été découvertes comme ayant au moins une planète en orbite autour. Les équipes de Vedantham et de Pope prévoient que cette nouvelle méthode ouvrira une nouvelle façon de trouver et de caractériser les exoplanètes.
"Le but à long terme est de déterminer quel impact l'activité magnétique de l'étoile a sur l'habitabilité d'une exoplanète, et les émissions radio sont un gros morceau de ce puzzle", a déclaré Vedantham. «Notre travail a montré que cela est viable avec la nouvelle génération de radiotélescopes et nous met sur une voie passionnante.»
N'oubliez pas de regarder cette vidéo de la récente découverte, gracieuseté d'ASTRON:
