Le télescope spatial Kepler a été fabriqué pour une mission unique : scruter une région spécifique de la Voie Lactée à la recherche d’exoplanètes. Depuis son lancement en 2009 dans le cadre du programme Discovery de la NASA, Kepler a permis d’observer des centaines de milliers d’étoiles et de découvrir des milliers d’exoplanètes, transformant ainsi notre compréhension de l’univers.
Une mission dédiée à la recherche d’exoplanètes
Le télescope Kepler avait pour objectif de scanner en permanence une portion fixe du ciel au sein de notre galaxie afin de trouver des systèmes planétaires. Lors de son lancement, Kepler possédait le plus grand miroir primaire jamais envoyé dans l’espace, ainsi qu’une caméra de 96 mégapixels pour analyser la lumière.
Les astronomes souhaitaient découvrir le nombre d’étoiles ayant des planètes en orbite autour d’elles, et parmi ces exoplanètes, celles présentant des conditions propices au développement de la vie. En neuf ans de mission, Kepler a observé 530 536 étoiles et confirmé l’existence de 2662 nouvelles exoplanètes. Ces mondes lointains sont très différents de notre système solaire, la plupart étant beaucoup plus grands que la Terre et gravitant si près de leur étoile qu’ils effectuent une révolution en quelques jours.
Des mondes étranges et variés
Parmi les découvertes de Kepler, certaines exoplanètes présentent des particularités fascinantes. Quelques-unes ont des faces exposées à leur étoile avec des températures capables de faire fondre le fer, tandis que d’autres ont des hémisphères entiers couverts d’océans de roche fondue. Il existe même des planètes de la taille de Jupiter en orbite autour de deux étoiles, permettant d’observer un double coucher de soleil si l’on se tenait sur leur surface.
Les zones habitables et la quête de l’eau
L’une des plus grandes réussites de Kepler fut de découvrir des mondes de la taille de la Terre situés à une distance sécuritaire de leur étoile hôte, à l’intérieur de ce qu’on appelle la zone habitable. Dans cette zone, les températures sont suffisamment chaudes pour que l’eau puisse se condenser à la surface des planètes, mais pas assez froides pour qu’elle gèle entièrement.
Bien que la présence dans cette zone ne garantisse pas l’existence de la vie, la découverte d’eau est significative, car elle est le fondement de la vie telle que nous la connaissons. Une exoplanète en particulier, dénommée K218b, a attiré l’attention des chercheurs. En septembre 2019, deux équipes scientifiques indépendantes ont annoncé avoir détecté des signes de présence d’eau liquide dans son atmosphère.
K218b : une découverte exaltante
Située à 124 années-lumière de la Terre, K218b a une masse huit fois supérieure à celle de notre planète et est trois fois plus grande. Elle orbite autour d’une étoile naine rouge, K218. Les naines rouges sont les plus petites et les plus froides des étoiles, et de loin les plus courantes dans la Voie Lactée.
Selon les données collectées par Kepler, les astronomes estiment que 6 % des étoiles naines rouges possèdent une planète de la taille de la Terre dans leur zone habitable, du moins dans notre quartier galactique proche. Trouver de l’eau sur une planète de cette catégorie constitue une découverte majeure dans la recherche de mondes potentiellement habitables.
Les méthodes de détection de Kepler
Kepler utilisait principalement une méthode appelée la méthode des transits pour chasser les exoplanètes. Cela signifie que si une planète passe devant une étoile, la lumière de l’étoile diminue légèrement, indiquant ainsi la présence de la planète. Le niveau de diminution et sa durée nous donnent des informations précieuses sur la taille et l’orbite de la planète.
Détecter le transit d’une exoplanète est cependant un défi. Par exemple, le diamètre de la Terre est de seulement 1/109 de celui du Soleil, ce qui fait que le passage de la Terre ne diminue la luminosité du Soleil que de 0.008 %. Les caméras de Kepler devaient être incroyablement sensibles pour détecter ce changement minime de luminosité.
Kepler-186f et les saisons potentielles
En 2014, Kepler découvrait l’exoplanète potentiellement habitable Kepler-186f, située à 500 années-lumière. Cette découverte a enflammé l’imagination des passionnés de l’espace partout dans le monde. Une nouvelle étude de l’Université Georgia Tech a analysé la rotation et l’inclinaison axiale de la planète et a découvert que son inclinaison est stable, tout comme celle de la Terre, ce qui laisse penser que Kepler-186f pourrait également avoir des saisons et un climat stable.
Réanalyses et nouvelles découvertes
Les recherches sur les données vastes de Kepler se poursuivent dans des universités du monde entier. Ces dernières années, des découvertes de Kepler autrefois rejetées comme de potentiels exoplanètes de la taille de la Terre en raison d’erreurs algorithmiques sont désormais réanalysées, notamment en utilisant des données de nouveaux télescopes tels que le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).
En 2020, les astronomes ont confirmé l’existence de Kepler-1649c, une autre exoplanète avec des conditions très favorables à la vie. Située à 300 années-lumière, cette planète est très similaire à la Terre en taille et en température estimée. Kepler-1649c est seulement 1.06 fois plus grande que notre planète ; la quantité de lumière stellaire qu’elle reçoit de son étoile naine rouge est de 75 % de celle que la Terre reçoit du Soleil.
Des défis à surmonter pour l’étude des zones habitables
Il est cependant important de noter que parmi les 2662 exoplanètes identifiées par Kepler, seulement 16 se situent dans la zone habitable et certaines de ces planètes sont verrouillées par effet de marée, ce qui signifie qu’un hémisphère reste constamment face à leur étoile, ce qui n’est pas idéal pour la vie.
D’autres sont plus semblables à une version plus petite de Neptune qu’à une plus grande version de la Terre. Les planètes similaires à Neptune possèdent une enveloppe significative d’hydrogène autour de toute couche d’eau à leur surface, avec un noyau planétaire de roche et de fer. Si cette enveloppe d’hydrogène est trop épaisse, la température et la pression de la couche d’eau sous-jacente seraient bien trop élevées pour soutenir la vie.
Enfin, bien que les étoiles naines rouges soient plus fraîches, elles tendent à être plus actives que les étoiles semblables à notre Soleil, exposant potentiellement les planètes à de grandes quantités de radiations ultraviolettes nocives. Les températures de surface peuvent varier de -73°C à 47°C, rendant certaines planètes plus froides que l’Antarctique ou plus chaudes que le désert le plus aride de la Terre.
Vers l’avenir avec des télescopes de nouvelle génération
Actuellement, nous ne disposons pas de la technologie nécessaire pour étudier en détail la composition et les atmosphères de ces mondes extraterrestres afin de répondre de manière exhaustive à toutes ces questions. Toutefois, les analyses statistiques de toutes les observations de Kepler suggèrent que 20 % des étoiles semblables au Soleil ont des planètes de la taille de la Terre avec une température de surface propice à la vie.
Étant donné que 20 % des étoiles dans notre galaxie sont semblables à notre Soleil, cela représente plusieurs milliards de planètes habitables potentielles rien que dans la Voie Lactée. Kepler ne s’est pas limité aux planètes potentiellement habitables ; une grande partie de ses découvertes inclut des mondes étranges et fascinants, comme les géantes gazeuses composées principalement de gaz comme l’hydrogène et l’hélium, aussi connues sous le nom de « Jupiters chauds ».
Par exemple, l’étrange exoplanète KOI-5Ab, découverte dès 2009 mais confirmée bien plus tard grâce aux données combinées de Kepler et du satellite TESS, est située dans un système triple, rendant son analyse initiale particulièrement difficile. La présence de planètes à orbites stables dans de tels systèmes multi-étoiles est rare et aide à mieux comprendre la formation planétaire.
La fin d’une ère et le début d’une nouvelle
Kepler a également identifié des types d’exoplanètes divers, tels que des super-Terres, des planètes de lave, et potentiellement des planètes troyennes. Enfin, en 2018, le télescope Kepler a été officiellement mis hors service après avoir épuisé son carburant.
Cependant, son héritage perdure. Des télescopes plus avancés, comme le télescope spatial James Webb, lancé fin 2021, continuent l’étude des objets d’intérêt de Kepler, espérant ainsi nous rapprocher de la réponse à cette question : « Sommes-nous seuls dans l’univers? »
Sources : Site officiel de la NASA sur la mission Kepler – Destiny
