Une exoplanète (habitable ?) autour de Proxima du Centaure

Mercredi soir, l’ESO a annoncé la découverte d’une exoplanète autour de Proxima du Centaure, notre plus proche voisine. J’avais pondu une vidéo à chaud pour commenter la découverte.

Je voudrais maintenant revenir « à froid » sur quelques points et questions fréquemment soulevés en commentaire. Tout d’abord, la publication est ici.

Une seule planète ?

La question qui est revenue le plus souvent, c’est de savoir comment on déduit qu’il n’y a qu’une seule planète qui provoque l’oscillation de la vitesse radiale de Proxima. Laissez moi tout d’abord vous montrer « LE » graphique du papier :
plot

En haut à gauche, ce qui ressort des données d’avant 2016, en bas à gauche, ce qui ressort de la campagne spécifique de confirmation de début 2016, et à droite, la combinaison des deux. Ce qu’on représente ici c’est la « vraisemblance » d’un signal de période donné. Et on voit clairement sur les 3 graphiques des pics à une période de 11 jours.

Par ailleurs, la publication indique que durant les 16 années couvertes par les observations, la phase ainsi que l’amplitude du signal ont été remarquablement constants. Cela se voit sur le second graphique du papier, qui superpose l’ensemble des données sur la sinusoïde de 11 jours.

plot2

Cette constance de phase et d’amplitude semble montrer que le signal n’est pas trop perturbé par d’éventuels autres corps. On peut aussi avoir des considérations sur le fait que certaines combinaisons d’orbites seraient instables. Mais en effet on ne peut pas a priori exclure qu’il y ait d’autres corps autour de Proxima. Mais ceux-ci posséderaient certainement des périodes plus longues.

Il faut bien voir que la capacité à détecter des oscillations est tributaire de la longueur et de la fréquence des observations dont on dispose. Pour prendre un exemple naïf, on ne peut pas espérer détecter une oscillation de période 400 jours en faisant une observation de 50 jours. De même il sera difficile de détecter une oscillation de exactement 24h en faisant une observation tous les jours à la même heure. Tout ça pour dire qu’en fonction des dates des différentes observations, on peut calculer notre « sensibilité » à la détection des différentes périodes.

Dans l’annexe de la publication, on trouve ainsi des graphiques de fonction « fenêtre » (je pense qu’il s’agit en gros de la transformée de Fourier d’une fonction qui vaut 0 quand on observe pas et 1 quand on observe). Voici par exemple ce graphique pour la campagne d’acquistion « de confirmation » qui a été réalisée début 2016 :

harps PRD

Plus c’est faible, plus on est sensible. On voit par exemple que l’observation ne permettrait pas de détecter des périodes de 1 jour exactement (ni 1/2 jour, ni 1/3 de jour, etc. car les acquisitions sont toujours faites plus ou moins à la même heure, en fin de nuit), ni des périodes longues, notamment supérieure à la durée totale de la campagne (2 mois).

Conclusion : on ne peut pas exclure qu’il y ait des oscillations de longue période, que l’on aurait du mal à détecter avec les observations dont on dispose actuellement.

D’ailleurs les auteurs indiquent la présence d’un éventuel second signal autour de 200 jours, mais dont la signification n’est pas claire (et pas conclusive à ce stade de l’analyse).

D’ailleurs au sujet de la figure 2 ci-dessus, l’article précise

Although its nature is unclear, a second signal at P ≈ 200 d was fitted and subtracted from the data to produce this plot and improve visualization

On voit d’ailleurs dans la courbe que j’ai montrée dans la vidéo, que le signal décroit légèrement sur les 60 jours d’observation faits au début de 2016.

star

Comment connait-on les caractéristiques de la planète ?

A partir du signal de variation de la vitesse radiale, il est possible de déterminer les caractéristiques de l’orbite, et donc de remonter aux caractéristiques de la planète. Intuitivement on dispose de 2 informations (amplitude et période du signal), et on cherche 2 paramètres (masse et distance de la planète à l’étoile.) Cela suppose évidemment que l’on connaisse la masse de l’étoile (c’est le cas), et en pratique c’est un peu plus compliqué que ça car l’excentricité de l’orbite peut intervenir. Mais en l’occurrence ici, la variation d’amplitude semble indiquer que l’excentricité n’est pas énorme.

Un joli gif sur ce site

Et l’habitabilité ?

Il y a fort à parier que l’habitabilité potentielle va faire couleur beaucoup d’encre. Comme je le dis dans la vidéo, le critère numéro 1 est en général la température (et le fait que la planète soit rocheuse.) Même si on n’a pas sa taille (et donc sa densité), le fait que cette planète ait une faible masse et qu’elle soit très proche de son étoile nous assure quasiment qu’elle est rocheuse (à cause de ce qu’on sait de la manière dont se forment les planètes).

Pour la température, on m’a plusieurs fois demandé comment on pouvait la connaitre. Eh bien on ne la connait pas exactement, mais on peut estimer un indicateur, ce qu’on appelle la température de corps noir. L’idée est simple : on connait la puissance de l’étoile et la distance de la planète, donc on peut calculer le flux d’énergie \Phi qu’elle reçoit. Supposons que la planète soit une grosse boule noire, elle absorbera tout ce rayonnement, mais elle en émettra à son tour comme un corps noir suivant la loi de Stefan \sigma T^4T est sa température de surface.

Si on écrit l’équilibre entre flux émis et flux reçu, on sort :

\displaystyle T = \left(\frac{\Phi}{\sigma}\right)^{1/4}

C’est cela qu’on appelle la température de corps noir : la température qu’aurait la planète si elle était un pur corps noir.

Cette température n’est pas la vraie température : plusieurs choses interviennent, notamment le fait que la planète n’absorbe pas forcément tout le rayonnement (albedo) et qu’il peut y avoir de l’effet de serre. Je vous renvoie à ma vidéo sur le réchauffement climatique où je parle de ce modèle climatique « minimal ».

Passons maintenant aux « autres » critères d’habitabilité : il y en a plein ! Citons en vrac la présence d’une atmosphère, les rayonnements X et UV (et là comme la planète est proche de son étoile, c’est pas top), la présence ou pas d’un champ magnétique « protecteur », mais aussi un phénomène connu sous le nom de verrouillage gravitationnel (ou rotation synchrone).

Vous savez peut-être que la lune nous expose toujours la même face. Alors que ça n’est pas le cas pour la Terre vis-à-vis du Soleil. C’est parce que la rotation de la lune s’est synchronisée sur sa révolution autour de la Terre. Cette situation ne serait pas terrible pour une planète, car la moitié de la planète serait dans l’enfer glacé et l’autre dans la fournaise.

Or malheureusement il est fort possible que ce soit ce qui se passe pour la planète dont on parle. En effet pour de petites planètes proche de l’étoile, le verrouillage gravitationnel se produit assez facilement. Dans ce cas précis, la seule échappatoire serait une autre situation connue sous le nom de résonance 3:2, c’est-à-dire 3 rotation pour 2 révolutions (ce qu’il se passe sur Mercure.)

Pour ceux que ça intéresse, cette page web réalisée par les scientifiques montre des simulations de climats pour ces deux hypothèse (rotation synchrone et résonance 3:2)

Bref, avant de dire qu’on peut aller vivre sur cette planète, il y a du boulot !

23 réflexions sur “Une exoplanète (habitable ?) autour de Proxima du Centaure

  1. Bonjour David,
    Bravo !
    Tout y est, rien n’a été oublié dans la finalité des possibles questionnements.
    En plus la joie que cela te procure est transmissible !
    Un vlog suivi d’explications aussi parfaites, ça risque d’être dur à reproduire….
    Je veille….
    😉
    Encore Bravo…
    Amicalement
    Gus

  2. Ah oui, je me suis dit la même chose lorsque j’ai appris que la planète est en révolution synchrone. ça n’est pas bon pour l’apparition de vie.

    Amicalement,

    ScubaMaestro (Eppur si muove)

  3. Bonjour,
    Merci pour la vidéo. J’ai quelques questions: comment peut-on détecter la présence ou non de vie sur la planète? J’imagine que la méthode serait la spectroscopie pour déterminer la composition de l’atmosphère. Une fois le spectre obtenu, que cherche t-on? de l’oxygène uniquement? de la vapeur d’eau? quels sont les éléments rédhibitoires à l’apparition de la vie?
    Une deuxième question: vous mentionnez que Proxima est une naine rouge. A t-elle été suffisamment stable dans les précédents millions d’années pour éventuellement permettre la vie? a t-elle subi des changements de diamètre, etc?
    Merci pour vos réponses! Je serai ravi d’une vidéo sur les cycles des étoiles et les différentes combustions qui s’y passent!
    Baptiste

  4. Hello David,
    Merci pour les précisions,

    Quelques questions :
    – sera-t-on capable un jour de l’observer de visu (au moins son transit devant l’étoile) où la distance est trop importante ?
    – admettons un instant qu’elle soit habitée et la seule de son système solaire, ses habitants seraient -ils en mesure de détecter qu’il existe d’autres planètes ailleurs ?
    – admettons encore que la vie s’y trouve, comment pourrait-on la détecter ?
    – est ce que le lock chaud froid empêcherait la vie des deux côtés où serait il possible que la vie existe d’un côté seulement ?
    – comment j’envois un colis en ups chez un pote la bas?

    Merci !

  5. Petite mais capitale précision : la vie n’a nul besoin d’une planète rocheuse, comme vous le dites et répétez, car des formes très légères comme les bactéries peuvent vivre déjà dans les atmosphères, puis évoluer en des formes un peu plus lourdes mais flottantes (par exemple par absorption ou production d’un gaz plus léger, que celui environnant, renfermé dans le corps) ou volantes (par développement de petites ailes ou longs cils vibratiles).
    En effet, on soupçonne de la vie microbienne dans les nuages de Vénus (qui est bien rocheuse mais là on parle de ses nuages, peu importe ce qu’il y a au-dessus : roche ou pas), ce qui fait tout le charme d’une recherche du vivant sur notre plus proche voisine, que je préfère largement à Mars. Des bactéries il y en a d’ailleurs à foison dans nos beaux nuages à nous (http://www.lefigaro.fr/environnement/2013/01/31/01029-20130131ARTFIG00727-en-plein-ciel-les-bacteries-fabriquent-nuages-et-pluies.php ).
    Par ailleurs, la distinction entre planète gazeuse et rocheuse est des plus imparfaites, sur le point de la rigueur, encore que commode et expéditive : Jupiter, gazeuse, pourrait bien avoir son gros noyau solide, ou bien liquide mais d’une densité supérieure, par compression, à celle de bien de roche solides et compactes… Vénus de son côté, bien que classifiée comme rocheuse, a une « chevelure » d’atmosphère vraiment touffue, de quoi pouvoir la traiter en gazeuse pour certains aspects (justement comme pour le cas du vivant dans les airs). Je n’ai jamais apprécié cette distinction, tout comme celle de planètes internes et externes, et personnellement je serais pour l’abandonner. Je ne sais pas si vous pareil.

    Autre toute petite remarque, lexicale cette fois : moi aussi, j’écris « exoplanète », mais cela n’est opportun que quand on parle en général : lorsqu’on ne veut pas parler de nos planètes mais juste des celles externes à notre système solaire. Quand cependant on parle spécifiquement d’une planète tournant autour d’une autre étoile, comme ici, ou même vagabonde sans étoile, à errer dans l’espace sidéral ou galactique (quel poésie un tel monde !), je trouve qu’on peut l’appeler tout simplement « planète », sans besoin d’allonger ce mot avec le préfixe pléonastique « exo- » puisqu’il est implicite qu’une telle planète ne pourra qu’être « exo- ». Aussi, j’aurais titré plutôt : « Une planète (habitable ?) autour de Proxima du Centaure ».

    Marco Cosentino

  6. 4 annee lumieres c est rien : a 20 % on y est en 20 ans.

    c est un putain de GRANDE decouverte scientifique. avec les nouveau projet envisage de micros sondes a voiles propulse par laser c tout a fait envisagable pour les dizaines d anne qui arrivent.

    Maintenant faut s assurer de la presence d une athmosphere et chercher a detecter les marqueur bio-athmospherique.

    Je pense personnelement et toute ces decouverte tende a le demontrer que la probabilite pour que chaque systeme stellaire ait au moins une planete en zone habitables est plutot eleve.

  7. Pingback: A lire/classer | Pearltrees

  8. Super vidéo, comme toujours, et je te confirme bien un truc : tu n’es pas le seul à être aussi enthousiasmé par cette découverte !! 🙂
    Vive le futur ! ^^

  9. Tout d’abord, merci et félicitations pur cette présentation.
    En ce qui concerne le terme « habitable » il conviendrait de le préciser.
    Cela peut signifier entre autres :
    1 « qui réunit les conditions d’apparition et de maintien d’une forme de vie »
    2 « habitable pour l’espèce humaine »
    Et c’est loin d’être la même chose !
    Pour vous et les scientifiques en général, c’est la version 1, (et vous êtes clair là-dessus dans cette vidéo) mais pour une partie du grand public et certains journalistes peu rigoureux, c’est la version 2.
    Quand les scientifiques annoncent qu’une planète est peut-être habitable (version 1) certains médias à sensation ont vite fait d’annoncer que nous pourrions y vivre (à condition d’y aller).
    En supposant qu’une planète ait un climat et une atmosphère qui nous conviennent, il faudrait également que la gravité à sa surface soit compatible avec notre physiologie. Un excès de seulement 10% par rapport à la gravité terrestre nous poserait de graves problèmes. Ce serait le cas pour cette exoplanète si elle est 30% plus massive que la Terre avec une densité comparable.

  10. Qui nous dit, d’ailleurs, d’exclure l’hypothèse d’une naissance de la vie dans les airs épais et doués de nuages d’eau, plutôt que sur terre humide ou dans la mer ?
    En effet, dans les nuages les microgouttelettes d’eau sont tout naturellement séparées l’une de l’autre par l’air environnant, ce qui se prête très bien à la formation d’un individu cellulaire isolé à la fois de ses congénères et du milieu (l’explication de la mise en place d’une barrière entre un individu microbiologique et son milieu est basilaire pour toute théorie de formation de la vie). Il suffit qu’un film lipidique d’origine abiotique entoure cette microgouttelette naturelle, puisque ce film a un poids spécifique moindre que l’eau, pour qu’il rende l’isolation due à l’air plus stable et durable, en la figeant un peu. Or, la création d’huiles légères est possible sans recours au vivant (abiotiques, justement) et ces molécules lipidiques pourraient tout à fait flotter indéfiniment, avec l’eau qu’elles renfermeraient, dans des nuages situés au sein d’une atmosphère dense et balayée par les vents, telle que celle des planètes douées de grande atmosphère. Quant aux matières premières, les nuages regorgent de presque toute sorte d’élément chimique nécessaire à une vie procaryote (N, C, S, P, H, O). Il faut ensuite considérer qu’un grain de poussière, fût-il de 200-300 microns, suspendu à flotter dans l’air, serait comme un îlot, voire une île, vis-à-vis d’une toute petite cellule procaryote s’y développant dessus : il lui fournirait du substrat solide si cela devait s’avérer indispensable. En outre, ce grain, qui pourrait bien descendre de l’espace et pas forcément remonter depuis une surface tellurique sous-jacente, aurait de quoi fournir les quelques petites quantités d’éléments plus lourds (Fe, Mn, Cu, Se, K, Ca, etc.), plus difficilement présents à se balader dans une atmosphère. Une petite cellule primordiale ainsi formée, et déjà complexe, pourrait être soutenue indéfiniment par les nuages et s’y répliquer. Quant à l’énergie pour nourrir de telles cellules primordiales, il y en aurait assez : rayon directs de l’étoile (énergie par photosynthèse) de cette planète ou bien indirects mais moins filtrés et amoindris que sur terre ou, pire, sous la mer ; présence de rayons ultraviolets bien énergisants (photosynthèse) ; présence de molécules énergétiques (chimiosynthèse) comme l’acide nitrique, l’acide cyanhydrique ou l’ozone, engendrés par la foudre, ou l’acide sulfurique comme sur Vénus, engendré peut-être par le volcanisme.
    Si ce raisonnement est correct, alors pas besoin d’une planète forcément rocheuse comme le dit David, pour accueillir voire engendrer la vie, ou pour mieux dire : pas besoin de sa composante rocheuse, puisque je crois que toute planète, même dite « gazeuse », contient de la roche en son cœur, y compris un soleil, encore que roche vaporisée, bien sûr.

    Marco

  11. Bonjour David.

    « nous assure quasiment qu’elle est rocheuse (à cause de ce qu’on sait de la manière dont se forment les planètes). »

    C’est très heureux pour le peu qu’on en sait; car, en fait, on ne sait pas grand chose sur le processus de la formation des planètes. Par exemple: Pourquoi la « poussière » du nuage initial ne « tombe » pas toute sur le centre gravitationnelle qui deviendra un Soleil? Personne ne l’explique.
    Par contre, seul un « effet de marée » pourrait l’expliquer; mais on ne s’en sert pas comme explication. On ne fait que dire « elles se forment par accrétion »; ce qui n’explique rien. Curieusement ces « effets de marée » se produisent sur les Points de Lagrange. Il en existent cinq dont deux seulement sont parfaitement « stables ». Il serait temps d’y penser.

    Pour ceux qui voudraient connaître mes objections sur l’interprétation de la science actuelle et qui lisent l’Anglais, voir :
    http://www.sciencechatforum.com/viewtopic.php?f=39&t=29040

  12. J’ai commencé à lire une première partie de votre livre, Lartiste,

    qui est d’une belle écriture : un bon français étoffé sans être sophistiqué et qui va pas à pas dans les explications ; mais j’ai déjà des objections à vous faire : quand on annule la dimension « largeur » reste celle « longueur », donc l’échelle n’est pas : point, surface, volume, comme vous écrivez, mais : ligne, surface, volume. Le point est d’ailleurs un leurre de la pensée, tout étant probablement une onde jamais vraiment ponctuelle.
    En outre, même si la science officielle actuelle suppose que le photon, ou le graviton, n’ait pas de temps propre, et vous avec, je ne suis pas d’accord avec cette affirmation conceptuellement à la fois : a) métaphysique (tout semble avoir un temps en physique et ce ne l’ayant pas n’existerait tout bonnement pas), b) extrême car apparentée à l’infini (qui dit « temps propre à l’objet égal à zéro » dit aussi « temps d’éventuelles mutations internes à l’objet égal à infini ») et c) apparemment illogique (le photon a une existence entre son émission et son absorption, comment concevoir un temps zéro entre un début et une fin, et ce, même si l’on supposait que le photon n’est jamais ni émis ni absorbé mais juste transformé dans sa fréquence le caractérisant ?). Je crois que tout a un temps propre et que le photon n’y fasse pas exception.
    Je ne crois non plus que l’espace s’élargit en jaillissant du rien, comme selon le modèle standard, ni donc à l’allongement de la métrique spatiale. En revanche, je crois que ce que nous appelons espace-temps est une substance fort particulière qui nous bagne à tous (l’éther d’antan) et qui est en train de s’étaler dans le vrai espace vide infini et donc est en train de se diluer automatiquement pour cela, en faisant par conséquence baisser sa concentration au fur et à mesure. Or, qui dit « concentration plus élevée d’une substance » dit aussi « temps qui s’écoule plus lentement par rapport à une concentration moins élevée » (théorie de la Relativité générale) ; il en découle que le temps aux époques plus reculées s’écoulait plus lentement vu depuis notre écoulement temporel à notre époque, voici pourquoi nous voyons le décalage vers le rouge : non parce que les galaxies de, mettons, 3 milliards d’années-lumière s’éloignent de nous, mais parce que trois milliards d’années de cela le temps marchait plus lentement (puisque la concentration de cette substance était majeure) qu’aujourd’hui ; ce qui nous donne des phénomènes émettant un spectre à une fréquence plus lente, plus petite, par rapport au mêmes phénomènes observés dans notre époque, donc un décalage vers le rouge. Cette idée serait falsifiable si nous pouvions voir la demi-vie d’un isotope émettant rayons gamma lors de sa désintégration et habitant dans une galaxie lointaine, par exemple celle-ci à trois milliards d’années-lumière : si l’on constatait que le temps de demi-vie d’un isotope « X » là-bas est égal à celui sur Terre et que seule l’émission gamma est décalée vers le rouge, alors cette hypothèse ci-énoncée, qui me prit en l’hiver 2014-2015, est erronée et le modèle standard en sortirait renforcé ; si par contre on arrivait à constater que le temps de demi-vie de l’isotope « X » est plus long dans la galaxie lointaine, outre à émettre des gamma décalés vers le rouge, alors mon hypothèse, modestement, ou de quiconque d’autre l’aurait formulée avant moi, serait plus probablement devinée et les galaxies bougeraient certes les unes par rapport aux autre mais sans globalement se fuir toutes par rapport à toutes (concept qui ne m’a jamais plu).
    En revanche, je partage votre refus du Big Bang tel que création ex nihilo et à vrai dire je me méfie du Big Bang lui-même. Et vous ?
    Sympa votre comparaison entre la surface tournante qui disparaît périodiquement de profil et les particules virtuelles disparaissant périodiquement ; est-elle à vous ou l’avez-vous puisée chez quelqu’un ? Cependant, vous comme beaucoup, vous attachez trop d’importance aux dimensions (trois, deux, pour certains neuf…) alors que moi presque aucune : c’est une fausse route, selon moi, de centrer le raisonnement sur ce concept des dimensions géométriques afin de découvrir des aspects nouveaux, plus profonds et généraux, de l’univers ; fausse, selon moi, route que vous parcourrez aussi.
    Je continuerai à lire votre livre, ce qui ne vous empêchera pas de me répondre déjà.

    Marco

  13. Pingback: [Vidéo] L’Eurêkap #3 : l’actu scientifique de septembre 2016 | | Science de comptoir - ISSN : 2270-4310

  14. Que nos pouvoirs, manipulateurs à fond, arrêtent de faire croire (y compris avec le SETI) que les univers seraient « presque vides » §
    JFK a été assassiné car il voulait révéler l’existence des e.T., comme M. Monroe juste derrière, trop naïve…, et, Eisenhower nous avait prévenu à son départ comme président de se méfier du complexe militaro-industriel qui aura développé « en douce » l’avion hypersonique Aurora et les ovnis triangulaires…!
    Vous voulez du vrai sur un contact E.T. prouvé…, allez étudier à fond le dossier http://www.ummo-sciences.com, comme l’ont fait plein de pays et de scientifiques à l’époque, les sceptiques prétentieux nombreux !
    Ma guidance, intérieure voulue sagesse cosmique la plus large, m’y a littéralement poussé également depuis 1969 !

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