Découverte d'une nouvelle exoplanète par une équipe internationale dirigée par une étudiante
Publié par Redbran le 17/09/2018 à 12:00
Source: Université de Montréal
Grâce au télescope spatial "Kepler" de la NASA, une équipe internationale de chercheurs dirigée par une étudiante à la maîtrise a découvert une exoplanète deux fois plus grande que la Terre.


Comparaison de la taille de la Terre, de l'exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour orbitent autour d'étoiles situées à...) Wolf 503b et de Neptune. La couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) bleue de Wolf 503b est imaginaire, car on ne sait encore rien de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) ou de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...) de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante...).
CRÉDIT: NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est...) GODDARD/ROBERT SIMMON (TERRE), NASA/JPL (NEPTUNE)

L'exoplanète, appelée Wolf 503b, est décrite dans une nouvelle étude dont l'auteure principale est Merrin Peterson, une étudiante à la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...) sur les exoplanètes (iREx) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de...).

Wolf 503b se trouve à une distance d'environ 145 années-lumière de la Terre, dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes...) de la Vierge; elle orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) de son étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est...) tous les six jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...) et se trouve donc très proche d'elle, environ 10 fois plus proche que Mercure l'est du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée...).


L'étudiante Merrin Peterson.
CRÉDIT: IREX
"La découverte et la confirmation de cette nouvelle exoplanète ont été très rapides grâce au groupe de travail dont mon directeur, Björn Benneke, et moi-même faisons partie, a déclaré Merrin Peterson. En mai, lorsque la dernière version des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) de Kepler nous est parvenue, nous avons rapidement exécuté un programme qui nous a permis de déceler un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'exoplanètes potentielles. Wolf 503b figurait au nombre de celles-ci."

Le programme auquel a eu recours l'équipe repère les creux périodiques distincts qui apparaissent dans la courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles sont des courbes.) de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) d'une étoile lorsqu'une planète passe devant elle. Afin de mieux caractériser le système dont Wolf 503b fait partie, les astronomes ont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord obtenu un spectre de l'étoile hôte à l'Infrared Telescope Facility de la NASA.

Il a ainsi été possible de confirmer que cette étoile était une vieille "naine orange", légèrement moins lumineuse que le Soleil, mais environ deux fois plus âgée, en plus de déterminer précisément le rayon tant de l'étoile hôte que de Wolf 503b.

Pour confirmer que Wolf 503b était bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de mesure logarithmique du rapport entre deux puissances, connue...) et bien une planète, l'équipe a obtenu des mesures d'optique adaptative (L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations évolutives et non-prédictives d'un front d'onde grâce à un miroir...) de l'observatoire Palomar et a également examiné des données d'archives. Celles-ci lui ont permis d'établir qu'il ne s'agissait pas d'une étoile binaire dont le second élément, de taille plus imposante, aurait pu être considéré comme une planète en transit.

Si Wolf 503b est intéressante, c'est tout d'abord en raison de sa taille. Grâce au télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente des...) Kepler, nous savons que la plupart des planètes de la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est...) dont l'orbite est proche de leur étoile sont à peu près aussi grosses que l'est Wolf 503b, soit quelque part entre la taille de la Terre et celle de Neptune (qui est 4 fois plus grande que la Terre). Comme on ne trouve rien de tel dans notre système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système...), les astronomes se demandent si ces planètes sont de petites "super-Terre (Une super-Terre est une planète extrasolaire plus massive que la Terre, mais théoriquement moins massive qu'une géante gazeuse. Le terme de super-Terre est déterminé uniquement par la masse de la...)" rocheuses ou de miniversions gazeuses de Neptune. Une récente découverte nous apprend également qu'il y a beaucoup moins de planètes dont la taille est comprise entre 1,5 et 2 fois celle de la Terre que de planètes plus petites ou plus grandes que cela. Selon ce qu'avancent les chercheurs en marge de leur découverte, publiée en 2017, cette différence, dite "écart de Fulton", pourrait être ce qui distingue les deux types de planètes.

"Wolf 503b est l'une des seules planètes dont le rayon est proche de l'écart et qui est assortie d'une étoile suffisamment brillante pour qu'elle se prête à une étude plus détaillée qui permettra de cerner sa véritable nature, a expliqué Björn Benneke, professeur à l'UdeM et membre de l'iREx et du Centre de recherche en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...) du Québec. Elle offre une excellente occasion de mieux comprendre l'origine de cet écart dans la distribution des rayons ainsi que la nature des fascinantes populations de “super-Terre” et de “sous-Neptune” dans leur ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...)."

Si le système Wolf 503b suscite de l'intérêt, c'est aussi que son étoile est relativement proche de la Terre et donc très brillante. L'une des études de suivi possibles pour les étoiles brillantes consiste à mesurer leur vitesse (On distingue :) radiale pour déterminer la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) des planètes en orbite autour d'elles. Une planète plus massive (Le mot massif peut être employé comme :) a une influence gravitationnelle plus marquée sur son étoile, et la variation de la vitesse radiale de l'étoile au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) est plus importante. La masse combinée avec le rayon défini par les observations du télescope Kepler donnent la masse volumétrique apparente de la planète, ce qui nous en apprend un peu plus sur sa composition. Par exemple, pour ce qui est de son rayon, si la composition de la planète était semblable à celle de la Terre, sa masse devrait être environ 14 fois supérieure. Si, comme c'est le cas de Neptune, elle possédait une atmosphère riche en gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a...) ou en matières volatiles, sa masse correspondrait à peu près à la moitié.

Du fait de sa luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.), Wolf 503b sera également une candidate de choix pour le prochain télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas...) James-Webb. En ayant recours à la technique de spectroscopie de transit, il sera possible d'étudier le contenu chimique de l'atmosphère de la planète et de détecter la présence de molécules comme l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Cette information s'avère essentielle pour dire si l'atmosphère de Wolf 503b est analogue à celle de la Terre, de Neptune ou complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique...) différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une...) des atmosphères des planètes de notre système solaire.

Pareilles observations ne peuvent être réalisées dans le cas de la plupart des planètes trouvées par Kepler parce que leur étoile hôte est habituellement beaucoup moins lumineuse. En conséquence, les masses volumétriques apparentes et les compositions atmosphériques de beaucoup d'exoplanètes demeurent encore inconnues.

"En étudiant la nature de Wolf 503b, nous en apprendrons davantage sur la structure des planètes qui se trouvent à proximité de l'écart des rayons et plus généralement sur la diversité des exoplanètes qu'on trouve dans notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.)", a conclu Merrin Peterson.


Taille de Wolf 503b par rapport à la distribution des planètes découvertes par le télescope "Kepler". Wolf 503b se situe juste à la droite de l'"écart de Fulton", qui dénote une absence de planètes dont le rayon est compris entre 1,5 et 2 fois celui de la Terre, et que l'on comprend encore mal. Crédit: BJ Fulton, en faisant appel aux données du Ames Research Center (NASA), du California Institute of Technology et de l'Université d'Hawaii.

A propos de cette étude

L'article "A 2 Earth Radius Planet (Un Planet est un site Web dynamique qui agrège le plus souvent sur une seule page, le contenu de notes, d'articles ou de billets publiés sur des blogs...) Orbiting the Bright Nearby K-Dwarf Wolf 503" par Merrin S. Peterson et autres a été prépublié dans arXiv.org le 9 juin 2018 et a été accepté le 30 août 2018 pour publication dans The Astronomical Journal.

L'étude a été financée par la NASA et la National Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce...) Foundation des États-Unis.

À propos de l'iREx

L'Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) regroupe les meilleurs chercheurs et leurs étudiants afin de tirer pleinement profit des grands projets d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés....) en cours ou à venir, avec l'objectif ultime de trouver de la vie (La vie est le nom donné :) ailleurs.
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