Découverte d'une nouvelle super-Terre... au cœur de glace et à l'atmosphère inhospitalière
Publié par Michel le 18/12/2009 à 00:00
Source: © ESO
Illustration: ESO/L. Calçada
Des astronomes ont découvert la seconde exoplanète de type super-Terre [1] pour laquelle ils ont pu déterminer la masse et le rayon et obtenir ainsi des indications essentielles sur sa structure. Il s'agit également de la première super-Terre connue avec une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Cette 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 moins...), en 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,...) d'une petite 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 l'étoile la plus proche de la Terre.) située à seulement 40 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....), ouvre ainsi de nouvelles et importantes perspectives dans la quête de mondes habitables. 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 pour que sa gravité la maintienne en équilibre...) GJ1214b a une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) d'environ six fois celle de la Terre et son cœur est probablement composé en majeure partie de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) se révèle être très chaude et elle est entourée d'une atmosphère épaisse qui la rend inhospitalière pour la vie (La vie est le nom donné :) telle que nous la connaissons sur Terre.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de GJ1214b

Dans l'édition du magazine Nature de cette semaine, une équipe d'astronomes annonce la découverte d'une planète en orbite autour de la très proche étoile de faible masse GJ1214 [2]. Après la récente découverte de la planète CoRoT-7b [3], c'est la deuxième fois que le transit d'une 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...) a pu être détecté. Un transit se produit quand l'orbite de la planète est alignée avec l'observateur de telle sorte que l'on peut voir la planète passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) devant son étoile. Par rapport à la Terre, cette nouvelle planète a une masse environ 6 fois supérieure et un rayon 2,7 fois plus grand. Elle a ainsi une taille comprise entre celle de la Terre et celle des planètes géantes glacées du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour...), Uranus et Neptune.

Bien que la masse de GJ1214 soit similaire à celle de CoRoT-7b, son rayon est beaucoup plus grand, ce qui laisse supposer que la composition des deux planètes est vraiment différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace, dans...). Alors que CoRoT-7b a probablement un cœur rocheux couvert de lave (La lave est une roche en fusion, plus ou moins fluide, émise par un volcan lors d’une éruption. La lave est issue d'un magma, réserve de roche en...), les astronomes pensent que GJ1214b est composée à 75% de glace d'eau et que les 25% restant seraient constitués de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus...) et de silice.

GJ1214b fait le tour de son étoile en 38 heures (L'heure est une unité de mesure  :) à une distance de seulement deux millions de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) – 70 fois plus proche de son étoile que la Terre 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...). "Etant si proche de son étoile, sa température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...) en surface doit être d'environ 200 degrés Celsius, ce qui est trop chaud pour que l'eau soit liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.)," déclare David Charbonneau, premier auteur de l'article présentant cette découverte.

En comparant le rayon mesuré pour GJ1214b avec les modèles théoriques de planètes, les astronomes ont trouvé que ce rayon dépasse les prédictions des modèles: il y a quelque chose en plus de la surface solide de la planète qui occulte la 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...) de l'étoile – une atmosphère de 200 kilomètres d'épaisseur. "Cette atmosphère est bien plus épaisse que celle de la Terre, aussi la forte pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et l'absence de lumière devraient empêcher toute forme de vie telle que nous la connaissons," précise David Charbonneau, "mais ces conditions restent très intéressantes car elles peuvent permettre le développement d'une chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) complexe."

"GJ1214b est trop chaude pour avoir pu garder une atmosphère pendant longtemps. Elle nous offre donc la première opportunité d'étude d'une atmosphère récemment formée, enveloppant un monde (Le mot monde peut désigner :) en orbite autour d'une autre étoile," ajoute Xavier Bonfils, un des membres de l'équipe. "De plus, cette planète étant si proche de nous, il sera possible d'étudier son atmosphère, même avec des équipements courants".

Cette planète a été détectée dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) comme un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut...) en transit par le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) MEarth qui observe environ 2000 étoiles de faible masse pour détecter des transits d'exoplanètes [4]. Afin de confirmer la nature planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres...) de GJ1214b et obtenir sa masse (en se servant de la méthode dite des vitesses radiales qui utilise l'effet Doppler), les astronomes ont eu besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les...) de la précision du spectrographe HARPS, installé au foyer du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...) de 3,6 mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une valeur...) de l'ESO à La Silla. Cet instrument de grande précision, d'une stabilité inégalée, est le meilleur des chasseurs de petites exoplanètes au monde.

"C'est la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est...) super-Terre pour laquelle il a été possible d'obtenir la masse et le rayon, nous permettant ainsi de déterminer sa densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour...) et d'en déduire sa structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant...)," ajoute Stéphane Udry, un des co-auteurs de l'article. " Dans les deux cas, les 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.) obtenues avec HARPS on été essentielles pour caractériser la planète."

"Les différences dans la composition de ces deux planètes sont utiles pour la quête de mondes habitables," conclut David Charbonneau. Si les super-Terres en général sont enveloppées par une atmosphère similaire à celle de GJ1214b, elles pourraient bien ne pas être propices au développement de la vie telle que nous la connaissons sur notre planète.


Notes

[1] Une super-Terre est par définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) une planète dont la masse est comprise entre une et dix masses terrestres. Une exoplanète est une planète en orbite autour d'une étoile autre que le Soleil.

[2] L'étoile GJ1214 est cinq fois plus petite que notre Soleil et intrinsèquement trois cents fois moins brillante.

[3] CoRoT-7b est l'exoplanète connue la plus petite et à la vitesse orbitale (La vitesse orbitale d'un corps céleste, le plus souvent une planète, un satellite naturel, un satellite artificiel ou une étoile binaire, est la...) la plus élevée. Elle a une densité sensiblement similaire à celle de la Terre ce qui laisse penser qu'il s'agit d'une planète rocheuse. Le satellite (Satellite peut faire référence à :) CoRoT du CNES a dans un premier temps détecté son transit ce qui a permis à HARPS de révéler sa véritable nature (ESO 33/09).

[4] Le projet MEarth utilise une armada de huit petits télescopes, ayant tous un diamètre de 40 cm, installés au sommet du Mont Hopkins, en Arizona aux USA. MEarth 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...) des étoiles présentant des variations de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.). L'objectif est de détecter une planète qui passe devant son étoile (on appelle cela le transit). Pendant ces mini-éclipses, la planète occulte une petite fraction de la lumière de l'étoile, la rendant ainsi moins lumineuse. La mission Kepler de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son...) utilise également la méthode des transits pour rechercher des planètes de la taille de la Terre autour d'étoiles similaires au Soleil. Toutefois, dans de tels systèmes la baisse de l'intensité lumineuse de l'étoile est si infime qu'une très grande précision est nécessaire pour la détecter, ce qui signifie que de tels mondes ne peuvent être découverts que depuis l'espace. Par contre, une super-Terre passant devant une petite naine rouge (En astronomie, les naines rouges sont les étoiles les moins massives ; en-deçà, ce sont les naines brunes, qui ne sont pas vraiment des étoiles.) produira une diminution de l'intensité lumineuse proportionnellement plus grande et donc un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes...) plus fort, détectable depuis la Terre.
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