Trouver des exoplanètes est un travail difficile. En plus de nécessiter des instruments très sophistiqués, il faut également des équipes de scientifiques engagés; des gens prêts à déverser des volumes de données pour trouver des preuves de mondes lointains. Le professeur Kipping, astronome basé au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, fait partie de ces personnes.
Au sein de la communauté astronomique, Kipping est surtout connu pour son travail avec les exomons. Mais ses recherches s'étendent également à l'étude et à la caractérisation des exoplanètes, qu'il poursuit avec ses collègues du Cool Worlds Laboratory de la Columbia University. Et ce qui l'a le plus intéressé ces dernières années, c'est de trouver des exoplanètes autour du plus proche voisin de notre Soleil - Proxima Centauri.
Kipping se décrit comme un «modeleur», combinant une nouvelle modélisation théorique avec des techniques modernes d'analyse de données statistiques appliquées aux observations. Il est également le chercheur principal (PI) de La chasse aux exomons avec Kepler (HEK) et membre de l'Observatoire du Harvard College. Au cours des dernières années, lui et son équipe ont pris la chasse aux exoplanètes dans le quartier stellaire local.
L'inspiration pour cette recherche remonte à 2012, lorsque Kipping était à une conférence et a entendu la nouvelle d'une série d'exoplanètes en cours de découverte autour de Kepler 42 (alias KOI-961). À l'aide des données de la mission Kepler, une équipe du California Institute of Technology a découvert trois exoplanètes en orbite autour de cette étoile naine rouge, située à environ 126 années-lumière de la Terre.
À l'époque, Kipping a rappelé comment l'auteur de l'étude - le professeur Philip Steven Muirhead, maintenant professeur agrégé à l'Institut de recherche astrophysique de l'Université de Boston - a commenté que ce système stellaire ressemblait beaucoup à nos étoiles naines rouges les plus proches - Barnard's Star et Proxima Centauri.
De plus, les planètes de Kepler 42 étaient faciles à repérer, étant donné que leur proximité avec l'étoile signifiait qu'elles terminaient une période orbitale en environ une journée. Puisqu'ils passent régulièrement devant leur étoile, les chances de les apercevoir en utilisant la méthode de transit étaient bonnes.
Comme le professeur Kipping l'a dit à Space Magazine par e-mail, c'était le «moment ah-ha» qui allait l'inspirer à regarder Proxima Centauri pour voir si elle avait aussi un système de planètes:
«Nous avons été inspirés par la découverte de planètes transitant par KOI-961 par Phil Muirhead et son équipe utilisant les données de Kepler. L'étoile est très similaire à Proxima, une naine M tardive abritant trois planètes de taille sous-terrestre très proches de l'étoile. Cela m'a fait réaliser que si ce système était autour de Proxima, la probabilité de transit serait de 10% et la petite taille de l'étoile conduirait à des signaux tout à fait détectables. »
En substance, Kipping s'est rendu compte que si un tel système planétaire existait également autour de Proxima Centauri, une étoile aux caractéristiques similaires, il serait très facile à détecter. Après cela, lui et son équipe ont commencé à essayer de réserver du temps avec un télescope spatial. En 2014-2015, ils avaient reçu l'autorisation d'utiliser le satellite de microvariabilité et d'oscillation d'étoiles (MOST) de l'Agence spatiale canadienne.
À peu près de la même taille qu'une valise, le satellite MOST ne pèse que 54 kg et est équipé d'un télescope ultra haute définition qui ne mesure que 15 cm de diamètre. Il s'agit du premier satellite scientifique canadien mis en orbite en 33 ans et du premier télescope spatial entièrement conçu et construit au Canada.
Malgré sa taille, MOST est dix fois plus sensible que le télescope spatial Hubble. De plus, Kipping et son équipe savaient qu'une mission de recherche d'exoplanètes en transit autour de Proxima Centauri serait trop risquée pour quelque chose comme Hubble. En fait, le CSA a initialement rejeté leurs demandes pour cette même raison.
«MOST nous a d'abord refusé parce qu'ils voulaient regarder Alpha Centauri suite à l'annonce de Dumusque et al. d'une planète là-bas », a déclaré Kipping. «Il est donc compréhensible que Proxima, pour laquelle aucune planète n'était connue à l'époque, n'était pas aussi prioritaire qu'Alpha Cen. Nous n'avons même jamais essayé pour Hubble, ce serait une énorme demande de regarder la TVH sur une seule étoile pendant des mois avec seulement 10% de chances de succès. »
En 2014 et 2015, ils ont obtenu l'autorisation d'utiliser MOST et ont observé Proxima Centauri deux fois - en mai des deux années. Ils ont ainsi acquis un mois et demi de photométrie spatiale, qu’ils sont en train de traiter pour rechercher des transits. Comme l'a expliqué Kipping, cela a été plutôt difficile, car Proxima Centauri est une étoile très active - soumise aux éruptions d'étoiles.
"L'étoile éclate très fréquemment et en évidence dans nos données", a-t-il déclaré. «La correction de cet effet a été l'un des principaux obstacles à notre analyse. Sur le plan positif, l'activité de rotation est assez faible. L'autre problème que nous avons est que MOST orbite autour de la Terre une fois toutes les 100 minutes, donc nous obtenons des lacunes dans les données chaque fois que MOST passe derrière la Terre. »
Leurs efforts pour trouver des exoplanètes autour de Proxima Centauri sont particulièrement importants à la lumière de la récente annonce de l’Observatoire européen austral sur la découverte d’une exoplanète terrestre dans la zone habitable de Proxima Centauri (Proxima b). Mais par rapport à l'ESO Point rouge pâle projet, Kipping et son équipe utilisaient différentes méthodes.
Comme l'a expliqué Kipping, cela est dû à la différence entre la méthode de transit et la méthode de vitesse radiale:
«Essentiellement, nous recherchons des planètes qui ont le bon alignement pour transiter (ou éclipse) à travers la face de l'étoile, tandis que les vitesses radiales recherchent le mouvement vacillant d'une étoile en réponse à l'influence gravitationnelle d'une planète en orbite. Les transits sont toujours moins susceptibles de réussir pour une étoile donnée, car nous avons besoin que l'alignement soit juste. Cependant, le résultat est que nous pouvons en apprendre beaucoup plus sur la planète, y compris des choses comme sa taille, sa densité, son atmosphère et la présence de lunes et d'anneaux. "
Dans les mois et les années à venir, Kipping et son équipe pourraient être appelés à suivre le succès de la découverte de l'ESO. Ayant détecté Proxima b à l'aide de la méthode de la vitesse radiale, il appartient désormais aux astronomes de confirmer l'existence de cette planète à l'aide d'une autre méthode de détection.
De plus, beaucoup peut être appris sur une planète grâce à la méthode de transit, ce qui serait utile compte tenu de tout ce que nous ne savons toujours pas sur Proxima b. Cela comprend des informations sur son atmosphère, que la méthode de transit est souvent en mesure de révéler grâce à des mesures spectroscopiques.
Qu'il suffise de dire que Kipping et ses collègues sont très excités par l'annonce de Proxima b. Comme il l'a dit:
«Il s'agit peut-être de la découverte d'exoplanètes la plus importante de la dernière décennie. Il serait cependant très décevant que Proxima b ne transite pas, une planète qui est paradoxalement si proche et pourtant si loin en termes de capacité à en savoir plus. Pour nous, les transits ne seraient pas seulement la cerise sur le gâteau, servant simplement de signal de confirmation - plutôt, les transits ouvrent la porte à l'apprentissage des secrets intimes de Proxima, transformant Proxima b d'un point de données unique et anonyme à un monde riche où chaque mois, nous entendions parler de nouvelles découvertes de sa nature et de son caractère. »
En septembre prochain, Kipping se joindra à la faculté de Columbia University, où il poursuivra sa chasse aux exoplanètes. On ne peut qu'espérer que ceux que lui et ses collègues trouvent sont également à portée de main!
