On connaissait Proxima b, l’exoplanète qui tourne autour de la naine rouge Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Soleil. Les astronomes se penchent dorénavant sur Proxima c, un deuxième monde sur lequel le voile se lève. Dans une étude publiée aujourd’hui par l’équipe menée par Pierre Kervella, de l’observatoire de Paris-Meudon, l’hypothèse de son existence n’est jamais parue aussi probable.

Observations par deux satellites européens

Pour s’en convaincre, les astronomes ont employé des mesures réalisées par l’observatoire spatial Gaia, capable de connaître la position des astres avec une immense précision. Les données contenues dans le catalogue DR2 du satellite ont permis de constater qu’à 4,2 années-lumière de nous, la trajectoire de Proxima du Centaure dans le cosmos n’était pas parfaitement linéaire mais zigzaguait autour d’un point central. En combinant ces mesures avec celles d’un ancien catalogue, fourni par le satellite Hipparcos jusqu’en 1997, les scientifiques ont pu comparer la vitesse de déplacement de l’étoile à ce qu’elle était il y a 25 ans. « En utilisant un catalogue d’astrométrie [mesure de la position des astres, NDLR] ancien et un très récent, nous avons bénéficié d’une grande séparation temporelle », détaille Pierre Kervella. Conclusion : si l’étoile oscille périodiquement, c’est qu’une planète suffisamment massive doit l’attirer régulièrement vers elle, par gravitation. Et plus cette planète est éloignée de son étoile, plus l’amplitude des mouvements de l’astre brillant sera grande.

En présence d'une planète, certaines étoiles ne se déplacent plus en ligne droite sur la voute céleste. Crédit: ESA

Une planète de la masse de Neptune

Est-ce le cas pour Proxima c ? Vraisemblablement. Située à 1,5 unité astronomique, soit 1,5 fois la distance Terre-Soleil, la planète candidate tourne autour de son étoile en 1900 jours, ou 5,2 années. L’équipe de Pierre Kervella a d’ailleurs recoupé son étude avec une autre parue à la mi-janvier 2020 dans la revue Science Advances. À cette date, l’astrophysicien italien Marco Damasso pressentait l’existence de Proxima c grâce à la méthode des vitesses radiales, qui consiste à dévoiler les mouvements d’une étoile en analysant son spectre lumineux. Forte de ses nouveaux résultats, l’équipe de Pierre Kervella a pu aller plus loin et déduire que Proxima c affiche une masse d’environ 12 fois celle de la Terre. « Compte tenu de sa masse élevée et de sa position éloignée, il semble raisonnable d’imaginer Proxima c comme une géante gazeuse, froide, de type Neptune ou Uranus », décrit Pierre Kervella. Mieux, les travaux de l’astrophysicien ont permis de déduire dans quel plan orbital tourne la planète, ce qui était jusqu’alors inconnu.

Depuis la Terre, ce plan est visible sous un angle de 28°, 0° correspondant à un système vu parfaitement de dessus. Cette information n’était pas disponible pour Proxima b, qui n’a été détectée que par une seule méthode, celle des vitesses radiales. Mais si les deux planètes tournaient dans le même plan, comme c’est généralement le cas, il faudrait corriger la masse de Proxima b, en la portant à 2 masses terrestres. Jusqu’alors, on n’en connaissait qu’une valeur minimale : 1,3 masse terrestre pour cette petite planète qui, contrairement à Proxima c, se trouve dans la zone habitable de la naine rouge.

Des observations recoupées par celles du télescope Hubble

« Hasard du calendrier, une équipe américaine vient de publier une note de recherche sur Proxima c. En utilisant les données astrométriques du télescope spatial Hubble, elle détermine les mêmes paramètres que nous ! » s’enthousiasme Pierre Kervella, suggérant par là la robustesse de l’existence de Proxima c. En saisir une image directe serait la preuve ultime. Après tout, par la proximité de son étoile et l’orbite éloignée de la planète, un télescope d’à peine 30 cm de diamètre suffirait à résoudre le système. « Ça reste compliqué car, même pour une planète massive comme Proxima c, on s’attend à une très faible luminosité. Celle de la naine rouge seule ne vaut que 1% de celle du Soleil, et donc éclaire trop peu la planète », tempère Pierre Kervella. « Pour cela, nous avons dans l’idée d’employer Gravity [instrument installé sur le VLT, NDLR] mais ce sera difficile. »