Des planètes ont survécu à leur ingestion par une géante rouge
Publié par Adrien le 22/12/2011 à 00:00
Source: Daniel Baril - Université de Montréal

Vue d'artiste des deux planètes chthoniennes en orbite autour de leur étoile (Image fournie par l'Université de Toulouse)
Les recherches sur les exoplanètes conduisent de surprise en surprise. Chaque nouvelle découverte défie les modèles élaborés à partir des connaissances tirées de notre système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis...) et contribue ainsi à une meilleure compréhension de la formation de tels système.

L'une des plus récentes découvertes dans ce domaine a été réalisée par une équipe de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) 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 l'industrie, de la culture, de la finance et des...) et de l'Université de Toulouse (Cette page est consacrée au PRES Université de Toulouse. Pour les pages sur les universités voir Université Toulouse I, Université...) dans un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement...) où on ne s'attendait pas à trouver des planètes, c'est-à-dire autours d'une ancienne 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.) géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence principale. Elles se situent entre les...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) qui en est presque arrivée à sa phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) finale.

"Notre découverte a battu plusieurs 'records': ces planètes sont les plus petites, les plus chaudes, les plus rapprochées de leur étoile et les rapides qui aient été observées jusqu'à maintenant", affirme Gilles Fontaine, professeur au Département de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la nature ;...) de l'Université de Montréal. Tous les principaux chercheurs qui ont participé à cette 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...), dont les résultats viennent d'être publiés dans le numéro du 22 décembre de Nature, sont de ses anciens étudiants, dont Stéphane Charpinet, de l'Université de Toulouse, qui a dirigé les travaux.

Survivre à l'enfer !

Ce système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est composé de planètes et divers corps célestes...) gravite 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...) de l'étoile joliment nommée KIC 05807616 située à environ 3900 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. C'est la plus grande et la plus...), dans le voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la...) des constellations du Cygne (Cygnus est un genre d'oiseaux de la famille des Anatidae. C'est le genre des cygnes, de grands oiseaux aquatiques de la famille des anatidés.) et de la Lyre. Il y a quelques milliards d'années, cette étoile ressemblait à notre 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...), quoique de taille légèrement plus petite. Puis elle s'est réchauffée progressivement et a pris de l'expansion pour atteindre jusqu'à 1000 fois son volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.). Elle était alors devenue une géante rouge.

Au moins deux planètes gazeuses géantes, du type de Jupiter, orbitaient autour de cette étoile et ont ainsi été littéralement gobées par l'expansion de l'enveloppe gazeuse de leur hôte. En refroidissant, l'astre a considérablement diminué de volume, un processus qui se poursuit encore aujourd'hui et qui le mènera vers son stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et...) final de naine blanche. Le plus incroyable, c'est que les deux planètes ont survécu à cet enfer extrême !

Elles ont évidemment perdu leurs couches gazeuses mais il subsiste des noyaux composés 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 courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou d'alliages. Le fer...) et d'autres métaux lourds. Ces noyaux sont plus petits que la Terre et représentent respectivement 75 et 87% de la taille de notre 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...). Elles sont très près de l'étoile, soit à moins de un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un...) 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...). Par comparaison, Mercure se trouve à une distance moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer...) de 58 M de km du Soleil.

"Elles sont si près de leur étoile qu'elles en font le tour en cinq à huit heures (L'heure est une unité de mesure  :)", précise Gilles Fontaine. La 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...) à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) peut monter jusqu'à 9 000 degrés ! Mais elles ont affronté des chaleurs beaucoup plus élevées lorsqu'elles étaient absorbées par l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de l'étoile.

À de telles températures, les métaux ne devraient-il pas se volatiliser? "C'est en effet ce qui se produit, répond le professeur. On parle alors de sublimation parce que le métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas...) ne passe pas par l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.). Le processus se poursuit encore aujourd'hui et même dans 100 millions d'années, il subsistera encore des noyaux."

Les planètes influent sur les étoiles

Selon l'équipe de chercheurs, les deux planètes géantes n'ont pas seulement été rejointes par l'expansion de l'étoile; elles auraient aussi été attirées par elle et auraient ainsi accéléré sa perte de 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...) en favorisant la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se propagent...) de son enveloppe gazeuse dans l'espace. "C'est l'aspect le plus intéressant de notre découverte, déclare Gilles Fontaine. C'est la première fois qu'on montre que des planètes peuvent avoir un effet sur l'évolution de leur étoile."

Cette découverte a été réalisée à l'aide du télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par...) Kepler, un télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument...) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son...) spécialement conçu pour rechercher des exoplanètes, notamment par le transit de celles-ci devant les étoiles. Mais l'équipe de Gilles Fontaine ne recherchait pas de planètes. Leur domaine est plutôt celui de la sismologie des étoiles à vibration variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En...), une catégorie dont fait partie KIC 05807616. Mais le système planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....) de cette étoile ne passe pas en transit devant l'astre qui n'avait donc pas retenue l'attention des chercheurs de planète.

"C'est en remarquant de très faibles modulations de l'ordre de 0,005% dans la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) de ce système, modulations produites par les différentes phases des planètes et non par la vibration de l'étoile, que nous avons déduit leur présence, explique le professeur. Il s'agit donc d'une découverte fortuite. La poubelle de Kepler renferme sans doute beaucoup d'autres trésors !"
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