Gliese 581 c - Définition et Explications

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Introduction

Gliese 581 c
Vue d'artiste de Gliese 581 c, d'après l'hypothèse de la planète océan.
Vue d'artiste de Gliese 581 c, d'après l'hypothèse de la planète océan.
Étoile
Nom Gliese 581
Ascension droite (En astronomie, l'ascension droite (a ou α) est un terme associé au système de coordonnées équatoriales, qui est l'équivalent sur la sphère céleste de la longitude.) 15h 19m 26s
Déclinaison -07° 43′ 20″
Type spectral (En astronomie, les étoiles présentent quatre caractéristiques principales : température de surface, gravité à la surface, masse et...) M2.5V
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...) Balance
Caractéristiques orbitales
Demi-grand axe (a) 0,073  ua
Excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) (e) 0,16 ± 0,07
Période (P) 12,93  j
Inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite...) (i)  ?
Argument du périastre (ω)  ?
Époque (τ)  ?
Caractéristiques physiques
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...) >5  MT
Rayon  ?  RT
Masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par unité de volume.)  ?
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...) ~290  K
Découverte
Découvreurs Udry et. al
Méthode Méthode des vitesses radiales
Date 4 avril 2007

Gliese 581 c est une 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...) 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, soit constituent...) 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.) Gliese 581, située à 20,5 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...) qui a été découverte le 4 avril 2007 par une équipe d'astronomes français, portugais et suisses. D'une masse 5 fois supérieure à celle de la Terre, elle serait d'un 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...) une fois et demie plus grand. Elle gravite 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...) de Gliese 581 et sa température 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...) pourrait être comprise entre °C et 40 °C, ce qui autoriserait la présence d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) à l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.). À ce jour (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...), c'est l'exoplanète connue qui ressemble le plus à notre Terre. Gliese 581 c fait partie d'un système de quatre planètes, dont la première (Gliese 581 b) était connue antérieurement. Gliese 581 c a été découverte, comme ses consœurs, avec le spectrographe ultra-stable HARPS, installé 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...) de 3,6 m de l'Observatoire de La Silla (ESO), au Chili.

Description

Caractéristiques physiques

Gliese 581 c est 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 hydrostatique, c'est-à-dire sous une...) extrasolaire découverte qui se rapproche le plus de la Terre du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) des conditions supposées de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...), de température et de taille. Les premières suppositions ont en effet montré que la température moyenne à la surface de cette planète serait comprise entre °C et 40 °C, ce qui a tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de suite laissé penser à la présence potentielle d'eau à l'état liquide à sa surface et donc une possible présence de vie extraterrestre (La vie extraterrestre désigne toute forme de vie existant ailleurs que sur la planète Terre. Son existence reste hypothétique. En effet, aucune vie extraterrestre n’a été découverte...). Ceci lui permettrait de potentiellement supporter la vie (La vie est le nom donné :) d'organismes semblables aux extrêmophiles terrestres.

Néanmoins, il est bon de préciser certains faits quant à l'établissement de ces valeurs théoriques de température à sa surface. Cette température a en effet été établie à partir de l'albédo (L'albédo est le rapport de l'énergie solaire réfléchie par une surface sur l'énergie solaire incidente. On utilise une échelle graduée de 0 à 1, avec 0 correspondant au noir, pour un corps avec aucune réflexion, et 1 au...) théorique de la planète.

  • On a estimé que si l'albédo de Gliese 581 c était celui de Vénus (0,65 soit de 65 %), sa température moyenne de surface serait de l'ordre de 270 K (-3 °C).
  • En revanche, si on considère l'albédo de la Terre (0,37 soit de 37 %), on obtient une température théorique de Gliese 581c de 313 K (40 °C).

Ces suppositions, partent du postulat que la planète possède une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) pour conditionner cette température et éviter des écarts très importants entre la nuit et le jour (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...), comme c'est le cas sur la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La...) par exemple.

Comme sur Terre, il est très probable qu'il y ait un effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans le cas...) dans cette atmosphère, faisant croître sensiblement la température de surface (sur Terre, la température moyenne sans effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou le plaisir...) passerait de +15 °C à -18 °C (288 K à 255 K)).
Tout dépend bien sûr de la composition chimique de son atmosphère, mais il semble plus vraisemblable que la température moyenne à la surface de cette planète soit comprise entre 40 °C et 100 °C (selon l'intensité de cet effet de serre). En revanche, cela pourrait relancer l'hypothèse d'une vie extraterrestre, non pas sur Gliese 581 c mais sur sa voisine un peu plus éloignée de son étoile, la planète Gliese 581 d. Sa température théorique (en fonction à nouveau de son albébo, calculée comme comprise entre celui de Vénus et de la Terre) serait comprise entre 145 K et 168 K (--128 °C et --105 °C). Si l'on rajoute à cela une atmosphère et un effet de serre assez intense, il ne serait pas impossible que cette planète possède des températures de surface voisines de celle de la Terre. Selon Michel Mayor (Michel Mayor (12 janvier 1942 dans le canton de Vaud, Suisse) est un astrophysicien suisse. Membre de l'observatoire de Genève et professeur à l'université de Genève, il est, avec Didier Queloz, le...), membre de l'équipe qui a découvert la planète, Gliese 581 c n'est pas un Jupiter chaud (Les Jupiter chauds ou Pégasides sont une classe d'exoplanètes ayant une masse du même ordre de grandeur que celle de Jupiter (1,9 × 1027 kg). Mais au contraire de notre...), car elle est trop peu massive (Le mot massif peut être employé comme :) pour être constituée de 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 pas de forme propre ni de...). Il s'agit probablement d'une 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...), peut-être entièrement recouverte d'eau, autrement dit une planète océan (Une planète océan est une variété hypothétique de planète intégralement recouverte d'un océan d'eau d'une...).
Il est tout aussi possible que ce soit une planète glacée formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle...) une banquise (La banquise est une étendue de mer gelée. Elle se forme durant l'hiver polaire, lorsque la température de l'eau de mer descend en dessous de -1,9°C. Au cœur de...) immaculée, avec un albédo aux environ de 90 % ; comme la lune Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du...).

Les mesures de vitesse (On distingue :) radiale qui ont permis la découverte des planètes de ce système, permettent également de mesurer leur masse minimum, étant donné que l'inclinaison du plan orbital par rapport à l'observateur reste inconnue à ce jour. L'article de la découverte indique que Gliese 581 c possèderait une masse d'au plus 5,03 fois celle de la Terre (en fait : 5,03×sin³(i), où i est l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) d'inclinaison du plan orbital de cette planète par rapport à notre ligne de visée). En supposant qu'il s'agit d'une planète tellurique, Gliese 581 c possède un rayon au moins une fois et demie plus grand que celui de la Terre. La gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) à la surface d'une telle planète serait approximativement 2,2 fois celle sur Terre. En revanche, si Gliese 581 c est une planète gelée (une planète avec un manteau de glace), son rayon serait deux fois plus important que celui de la Terre et la gravité à la surface y serait environ 1,25 fois supérieure. L'âge du système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est composé de planètes et divers corps célestes inertes (astéroïdes, comètes...) gravitant...) de Gliese 581 a été estimé approximativement à 4,3 milliards d'années.

Caractéristiques orbitales

Les orbites du système planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou...) de Gliese 581 : sur le schéma, Gliese 581 c est la troisième planète à partir de l'étoile

Gliese 581 c possède une période orbitale (En astronomie, la période orbitale désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour effectuer une orbite complète. Par exemple, la Terre a une période orbitale de 365,25 jours.) (« année ») de 13 jours terrestres et son rayon orbital ne représente que 7 % de celui de la Terre, c'est-à-dire qu'il mesure seulement 11 millions de km alors que la Terre est à 150 millions de km 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...).

Étant donné que son soleil est plus petit et plus froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) que le nôtre (et donc moins lumineux), cette distance place la planète dans la zone habitable de l'étoile Gliese 581. Une zone habitable est une région de l'espace où les conditions sont favorables à l'apparition ou au soutien de la vie, quoique pas nécessairement humaine.

Cette proximité signifie que cette étoile nous paraîtrait beaucoup plus importante dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) de cette planète que ne l'est le Soleil dans le ciel terrestre. Par rapport au Soleil, l'étoile apparaîtrait de largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En...) 3,75 fois plus grande et de superficie (L'aire ou la superficie est une mesure d'une surface. Par métonymie, on désigne souvent cette mesure par le terme « surface » lui-même (par exemple, on parle de...) 14 fois supérieure, même si elle est plus petite. En effet, un rayon typique pour une étoile de type M0 de l'âge et de la métallicité de Gliese 581 est de 0.00128 ua, par rapport à 0.00465 ua pour le Soleil.

De plus, Gliese 581 c pourrait être en rotation synchrone (La rotation synchrone est un phénomène qui se produit lorsqu'un satellite naturel orbite à proximité de sa planète et qui a comme conséquence que la période de rotation du satellite est synchronisée avec sa période de révolution...) avec son étoile. C'est un modèle couramment accepté parce qu'une « synchronisation par effet de marée » (tidal locking en anglais) serait provoquée par sa proximité avec son étoile. Par conséquent, on considère généralement que la planète a une face où il fait toujours jour et l'autre, toujours nuit. Même si elle n'était pas synchrone, la planète subirait des forces de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet conjugué des forces de gravitation...) violentes, vu que son excentricité orbitale est entre 0,10 et 0,22. Puisque les forces de marée sont plus fortes pour les planètes rapprochées de leur étoile, on s'attend à ce que les planètes excentriques aient une période de rotation (La période de rotation désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour faire un tour sur lui même. Par exemple, la Terre a une période de rotation d'environ 24 heures.) qui est plus courte que leur période orbitale, c'est-à-dire une pseudo-synchronisation. Un exemple connu est Mercure, qui est synchrone avec une résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du système. Si le système n'est...) de 3:2, c'est-à-dire qu'elle complète trois rotations toutes les deux révolutions.

Caractéristiques climatiques

Du fait de son orbite très proche de son astre, la planète subirait de la part de celui-ci une force de marée (La force de marée est une conséquence du gradient gravitationnel s'exerçant sur le diamètre d'un corps. Elle est observable dans tout champ gravitationnel mais plusieurs cas particuliers...) 400 fois plus importante que celle que la Lune exerce sur la Terre.

Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de Gliese 581 c. À cause de la rotation synchrone, un gigantesque cyclone (Un cyclone (du grec kyklos, cercle) est un terme météorologique qui désigne une grande zone où l'air atmosphérique est en rotation autour d'un centre de basse pression local. On parle également de...) s'est formé.
Distance à l'étoile Intensité du Flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) lumineux (W/m2)  % de la moyenne terrestre
Flux sur Terre à l'aphélie (L'aphélie est le point de l'orbite d'un objet (planète, comète, etc.) où il est le plus éloigné de l' étoile, autour duquel il tourne.) 1,321.544 96,74 %
Flux moyen sur Terre 1,366.079 100,00 %
Flux sur Terre au périhélie (Le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète, etc.) qui est le plus rapproché du Soleil (grec :...) 1,412.903 103,43 %
Flux sur Vénus à l'aphélie 2,585.411 188,72 %
Flux moyen sur Vénus 2,620.693 191,30 %
Flux sur Vénus au périhélie 2,656.70 193,93 %
Flux sur Gliese 581 c au périapside (Le périapse, périapside, péricentre ou apside inférieure est le point de l'orbite d'un objet céleste où la distance est minimale par rapport au foyer...) 3,619.829 264,97 %
Flux moyen sur Gliese 581 c 4,870.841 356,56 %
Flux sur Gliese 581 c à l'apoapside (L'apoapse, apoapside, apside supérieure ou apocentre est le point de l'orbite d'un objet céleste où la distance est maximale par rapport au foyer de...) 6,903.119 505,32 %

Gliese 581 c pourrait être en rotation synchrone avec son étoile. Pour un observateur situé près de l'étoile, la planète présenterait toujours la même face. Dans cette hypothèse, les différences de température entre la face continuellement éclairée et la face cachée seraient extrêmes. Malgré cela, une zone « charnière » entre la face éclairée et la face cachée pourrait bénéficier d'un climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se...) plus modéré, propice à la vie. En outre, l'apparition de la vie pourrait être contrariée par la violence des éruptions solaires communes aux naines rouges, même si Gliese 581 semble « aussi calme que le Soleil », selon Xavier Delfosse, 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 supérieures). Aux États-Unis, au...) Joseph-Fourier à Grenoble.

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