Une Super-Terre à seulement 8 années-lumière de la Terre
Publié par Adrien le 20/02/2019 à 08:00
Source: CNRS-INSU
Une équipe internationale d'astronomes a découvert la troisième exoplanète la plus proche de notre système solaire, distante de 8 années-lumière seulement. Une découverte permise grâce au spectrographe SOPHIE, installé sur le télescope de 1,93m de l'Observatoire de Haute-Provence. Cette 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...), dont la 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...) est trois fois celle 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 massive des quatre planètes telluriques,...), est 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...) de l'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.) Gl411, située dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation...) de la Grande Ourse. Probablement rocheuse, elle est, avec Proxima Centaure b, la planète tellurique (Les planètes telluriques (du latin tellus, la terre, le sol), en opposition aux planètes gazeuses, sont des planètes de structure zonée en forme de sphères emboîtées semblable à celle de la Terre; c'est-à-dire qu'elles...) la mieux adaptée à une caractérisation directe.


Le télescope de 1,93m de l'Observatoire de Haute-Provence , sur lequel est monté le spectrographe SOPHIE qui a permis la découverte 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...) Gl411b. ©CNRS/OHP

Scruter les atmosphères des planètes extra-solaires, en particulier des planètes ressemblant à la Terre, est un objectif crucial de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit...) des prochaines décennies. Cela nous permettra notamment de comprendre leurs points communs et leurs différences avec les planètes 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 de lui (autrement dit, notre système...). "Des observations (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. Le plaisir...) directes permettant de caractériser les planètes extraterrestres de type terrestre ne seront possibles dans les années à venir que si la cible est une des exoplanètes les plus proches de nous. Il est donc crucial aujourd'hui de découvrir nos plus proches voisins" déclare Xavier Delfosse, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent...) 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...) de planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains microscopiques...) et d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) de Grenoble (IPAG, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) Grenoble-Alpes/CNRS), et responsable d'une équipe recherchant ces exoplanètes voisines.

Cette équipe s'est en particulier focalisée sur les planètes en orbite autour des étoiles de type "naines rouges", de petites étoiles dont la masse est moins de la moitié de celle 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...). Pourquoi chercher des planètes autour de ce type d'étoiles ? Les naines rouges représentent 80 % des étoiles de 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...), et sont donc majoritaires parmi les étoiles entourant notre Système solaire. De plus, la moindre masse de ce type d'étoiles facilite la détection de planètes à la fois plus petites (et donc potentiellement de type terrestres), et situées dans la zone habitable (En astronomie, une zone habitable (ZH) est une région de l'espace où les conditions sont favorables à l'apparition de la vie. Il y a deux types de régions qui peuvent être conjointement...) de leur étoile (où les conditions seraient favorables à l'apparition de la vie) ; des planètes qui auraient donc des points communs avec la Terre.

Pour cela les chercheurs utilisent depuis 12 années le spectrographe SOPHIE, installé sur le télescope de 193cm de l'Observatoire de Haute-Provence, située dans les Alpes-de-Haute-Provence. C'est ce même télescope qui a permis la découverte de la toute première planète extra-solaire en 1995. "Parmi les étoiles que nous observons, nous avons accumulées 155 mesures sur Gl411, le quatrième système stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90...) le plus proche de nous, situé à seulement 8 années-lumière" explique Melissa Hobson, doctorante au Laboratoire d'astrophysique de Marseille (LAM, Aix-Marseille Université/CNRS/CNES). "En analysant de manière très détaillées nos 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.), il se révèle clairement qu'une planète est en orbite autour de cette étoile".


Figure montrant les variations périodiques de vitesses de Gl411, indiquant la présence d'une planète en orbite autour de l'étoile.

En mesurant très précisément les vitesses de l'étoile, SOPHIE a détecté de très petits mouvements provoqués par la masse de la planète sur son étoile au cours de son orbite. L'équipe de chercheurs a ainsi pu conclure à l'existence d'une planète autour de Gl411. Nommé Gl411b, cette planète a une masse trois fois supérieure à celle de la Terre, et tourne autour de son étoile en 13 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...). Elle est également très proche de cette dernière, puisque la distance qui la sépare de son astre est de 0,08 UA: Gl411b est cinq fois plus proche de son étoile que Mercure ne l'est de notre Soleil.

Cependant comme l'étoile Gl411 est elle-même plus froide que le Soleil (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...) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) de 3300°C, contre 5500°C pour le Soleil), Gl411b ne reçoit ainsi de son étoile que 3,5 fois plus d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) que la Terre n'en reçoit du Soleil. Cela la place cependant en deçà de la zone habitable, et il est probable que cette planète ait davantage de points communs avec Vénus.

Environ 200 exoplanètes ont déjà été détectées et caractérisées à l'Observatoire de Haute-Provence. Mais Gl411b est la plus proche (et la moins massive) de ces planètes puisqu'il s'agit, au moment de sa découverte, de la troisième exoplanète la plus proche de notre Système solaire. "Sa proximité et sa luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) en font une cible idéale pour de futures études destinées notamment à étudier son atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :)" confie Rodrigo Díaz de l'Université de Buenos Aires (Buenos Aires est la capitale fédérale de l'Argentine, dont elle est la plus grande ville et le port le plus important. Avec ses 12 millions d'habitants, c'est même l'une des villes les plus peuplées d'Amérique du Sud et du monde....), chercheur associé à l'Institut d'astrophysique de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la...) (IAP, CNRS/Université Pierre & Marie Curie), et premier auteur de la publication. "Des telles études semblent pouvoir être à la portée de l'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) qui sera installée sur l'ELT." Gl411b constituerait alors (avec Proxima Centauri (Proxima Centauri est l'étoile la plus proche du système solaire. Elle est aussi appelée Alpha Centauri C ou en français Proxima du Centaure. C'est une naine rouge de...) b, découverte en 2016) l'une des deux cibles les mieux adaptées à une caractérisation par imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La...) directe. Elle permettra notamment d'aider à comprendre le comportement des planètes juste en deçà de la zone habitable, et de mieux saisir les limites de celle-ci.
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