Un nouveau projet de mission de la NASA, SHERA, propose une approche inédite pour détecter des planètes de la taille de la Terre dans la zone habitable de systèmes stellaires binaires. La moitié des étoiles de notre galaxie sont des systèmes multiples, rendant leur détection complexe avec les techniques actuelles. SHERA utiliserait l’astrométrie différentielle pour surmonter ces défis et identifier des mondes potentiellement habitables.
La quête de la « Terre 2.0 », une planète rocheuse de masse terrestre située dans la zone habitable d’une étoile similaire au Soleil, demeure un objectif central de l’astronomie moderne. Malgré la découverte de milliers d’exoplanètes au cours des dernières décennies, ce Graal cosmique reste insaisissable. Une difficulté majeure réside dans le fait qu’environ la moitié des étoiles de type solaire proches de nous ne sont pas solitaires ; elles font partie de systèmes stellaires binaires ou multiples.
Ces compagnons stellaires complexifient la dynamique orbitale de tout système planétaire potentiel. Cependant, un nouveau document prépublié sur arXiv présente une proposition de mission NASA Small Explorer nommée Searching for Habitable Exoplanets with Relative Astrometry (SHERA). Cette mission vise à exploiter précisément ces dynamiques complexes pour identifier des mondes de la taille de la Terre au sein de ces systèmes multi-stellaires.
Les méthodes actuelles et leurs limites
Les astronomes utilisent principalement trois techniques pour détecter les exoplanètes. La méthode des transits, employée par des missions comme Kepler et TESS, observe les légères baisses de luminosité d’une étoile lorsqu’une planète passe devant elle. Bien que très fructueuse, cette technique requiert un alignement orbital précis avec la Terre pour être efficace.
Une seconde approche est la mesure des vitesses radiales (VR), qui détecte le « titubement » d’une étoile causé par l’attraction gravitationnelle d’une planète en orbite. Un analogue terrestre, exerçant son attraction sur une étoile de type solaire à une unité astronomique (UA), induit un mouvement de l’étoile d’environ 9 cm/s. Cependant, la précision des instruments actuels est limitée à environ 50 cm/s, principalement en raison de l’activité à la surface des étoiles. Cette technique ne permet donc pas de détecter des exoplanètes de type terrestre.
La troisième option est l’astrométrie, qui mesure la position exacte des étoiles par rapport à un champ d’étoiles d’arrière-plan. Cette méthode se heurte également à des problèmes de sensibilité. Pour une jumelle de la Terre orbitant autour d’une étoile de type solaire située à 33 années-lumière, le mouvement induit par la planète serait d’environ 0,3 microarcseconde (µas). La mission astrométrique la plus puissante, GAIA, possède actuellement une précision d’environ 100 µas, soit plusieurs ordres de grandeur au-delà de ce qui serait nécessaire pour détecter une telle planète.
SHERA : l’astrométrie différentielle au service des binaires
La mission SHERA s’inspire de l’approche de GAIA, mais avec une innovation clé. Au lieu de cartographier une étoile par rapport à un arrière-plan d’étoiles lointaines et faibles, ce qui introduit un niveau de « bruit » difficile à surmonter, SHERA se concentre sur des paires d’étoiles binaires brillantes et étroitement séparées. Cette stratégie permet de contourner les limitations de sensibilité rencontrées par les missions astrométriques précédentes.
En mesurant les mouvements relatifs de deux étoiles binaires, SHERA peut détecter des perturbations orbitales subtiles causées par la présence de planètes. La complexité inhérente aux dynamiques des systèmes binaires, auparavant un obstacle, devient ici un atout. Les orbites des étoiles elles-mêmes, et celles de toute planète qui les accompagne, sont intriquées, et SHERA est conçue pour déchiffrer ces interactions pour révéler la présence de planètes.
Objectifs et potentiel de la mission
L’objectif principal de SHERA est d’identifier des exoplanètes de masse terrestre ou de type rocheux évoluant dans la zone habitable de systèmes binaires. La proposition de la NASA en fait une mission Small Explorer, ce qui implique une approche ciblée et innovante pour répondre à une question scientifique majeure. Si elle est approuvée, SHERA pourrait significativement étendre le champ de recherche de la vie au-delà de notre système solaire.
La focalisation sur les systèmes binaires est cruciale. Étant donné la prévalence de ces systèmes dans la galaxie, comprendre leur potentiel d’accueil pour des planètes habitables est essentiel. Les données recueillies par SHERA offriraient des informations précieuses sur la formation et l’évolution des planètes dans des environnements gravitationnels complexes, potentiellement différents de ceux des systèmes à étoile unique.
Perspectives pour la recherche de la vie
La proposition SHERA représente une avancée stratégique dans la recherche de la « Terre 2.0 ». En surmontant les limitations des techniques actuelles d’astrométrie et de vitesse radiale, elle ouvre une nouvelle voie pour explorer des cibles jusqu’alors inaccessibles : les exoplanètes situées dans la zone habitable des systèmes binaires. Cette capacité à sonder des environnements stellaires multiples pourrait non seulement augmenter le nombre de candidats planétaires potentiellement habitables, mais aussi enrichir notre compréhension des conditions nécessaires à l’émergence de la vie dans la diversité cosmique.