La naine transportait aussi d’autres mondes !
25 avril 2007
Les astronomes ont découvert la planète la plus semblable à la Terre en dehors de notre système solaire à ce jour, une exoplanète dont le rayon est seulement 50% plus grand que celui de la Terre et capable d’avoir de l’eau liquide. À l’aide du télescope de 3,6 m de l’ESO, une équipe de scientifiques suisses, français et portugais a découvert une super-Terre d’une masse environ cinq fois supérieure à celle de la Terre, en orbite autour d’une naine rouge, déjà connue pour abriter une planète de la masse de Neptune. Les astronomes ont également des preuves solides de la présence d’une troisième planète d’une masse d’environ 8 masses terrestres.
Cette exoplanète – comme les astronomes appellent les planètes autour d’une étoile autre que le Soleil – est la plus petite jamais découverte jusqu’à présent et elle complète une orbite complète en 13 jours. Elle est 14 fois plus proche de son étoile que la Terre ne l’est du Soleil. Cependant, étant donné que son étoile hôte, la naine rouge Gliese 581 , est plus petite et plus froide que le Soleil – et donc moins lumineuse – la planète se trouve néanmoins dans la zone habitable, la région autour d’une étoile où l’eau pourrait être liquide ! La planète s’appelle Gliese 581 c.
« Nous avons estimé que la température moyenne de cette super-Terre se situe entre 0 et 40 degrés Celsius, et l’eau serait donc liquide », explique Stéphane Udry, de l’Observatoire de Genève (Suisse) et principal auteur de l’article rapportant le résultat. « De plus, son rayon ne devrait être que de 1,5 fois celui de la Terre, et les modèles prédisent que la planète devrait être soit rocheuse – comme notre Terre – soit entièrement couverte d’océans », ajoute-t-il.
« L’eau liquide est essentielle à la vie telle que nous la connaissons », avoue Xavier Delfosse, membre de l’équipe de l’Université de Grenoble (France). « En raison de sa température et de sa relative proximité, cette planète sera très probablement une cible très importante des futures missions spatiales dédiées à la recherche de la vie extra-terrestre ». Sur la carte au trésor de l’Univers, on serait tenté de marquer cette planète d’un X. »
L’étoile hôte, Gliese 581, fait partie des 100 étoiles les plus proches de nous, situées à seulement 20,5 années-lumière dans la constellation de la Balance (« the Scales »). Sa masse ne représente qu’un tiers de celle du Soleil. De telles naines rouges sont intrinsèquement au moins 50 fois plus faibles que le Soleil et sont les étoiles les plus communes de notre Galaxie : parmi les 100 étoiles les plus proches du Soleil, 80 appartiennent à cette classe.
« Les naines rouges sont des cibles idéales pour la recherche de planètes de faible masse où l’eau pourrait être liquide. Comme ces naines émettent moins de lumière, la zone habitable est beaucoup plus proche d’elles qu’autour du Soleil », souligne Xavier Bonfils, un collaborateur de l’Université de Lisbonne. Les planètes situées dans cette zone sont alors plus facilement détectables avec la méthode des vitesses radiales , la plus performante pour détecter les exoplanètes.
Il y a deux ans, la même équipe d’astronomes avait déjà trouvé une planète autour de Gliese 581 (voir le communiqué de presse de l’ESO eso0539). D’une masse de 15 masses terrestres, c’est-à-dire similaire à celle de Neptune, elle tourne autour de son étoile hôte en 5,4 jours. À l’époque, les astronomes avaient déjà perçu des indices de la présence d’une autre planète. Ils ont donc obtenu une nouvelle série de mesures et ont trouvé la nouvelle super-Terre, mais aussi des indications claires pour une autre, une planète de 8 masses terrestres complétant une orbite en 84 jours. Le système planétaire entourant Gliese 581 ne contient donc pas moins de 3 planètes de 15 masses terrestres ou moins, et constitue à ce titre un système tout à fait remarquable.
La découverte a été faite grâce à HARPS (High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher), peut-être le spectrographe le plus précis au monde. Situé sur le télescope de 3,6 m de l’ESO à La Silla, au Chili, HARPS est capable de mesurer les vitesses avec une précision meilleure qu’un mètre par seconde (ou 3,6 km/h) ! HARPS est l’un des instruments les plus performants pour la détection d’exoplanètes et détient déjà plusieurs records récents, dont la découverte d’un autre » Trio de Neptunes » (communiqué de presse de l’ESO eso0618, voir aussi le communiqué de presse de l’ESO eso0427).
Les variations de vitesse détectées sont comprises entre 2 et 3 mètres par seconde, ce qui correspond à environ 9 km/h ! C’est la vitesse d’une personne qui marche d’un pas rapide. Des signaux aussi minuscules n’auraient pas pu être distingués du « simple bruit » par la plupart des spectrographes disponibles aujourd’hui.
« HARPS est une machine unique de chasse aux planètes », déclare Michel Mayor, de l’Observatoire de Genève, et chercheur principal de HARPS. « Compte tenu de l’incroyable précision de HARPS, nous avons concentré nos efforts sur les planètes de faible masse. Et nous pouvons dire sans aucun doute que HARPS a eu beaucoup de succès : sur les 13 planètes connues dont la masse est inférieure à 20 masses terrestres, 11 ont été découvertes avec HARPS ! »
HARPS est également très efficace pour trouver des systèmes planétaires, où de minuscules signaux doivent être découverts. Les deux systèmes connus pour avoir trois planètes de faible masse – HD 69830 et Gl 581 – ont été découverts par HARPS.
« Et nous sommes confiants que, compte tenu des résultats obtenus jusqu’à présent, trouver une planète de la masse de la Terre autour d’une naine rouge est à portée de main », affirme Mayor.
Notes
: En utilisant la méthode des vitesses radiales, les astronomes ne peuvent obtenir qu’une masse minimale (car elle est multipliée par le sinus de l’inclinaison du plan orbital par rapport à la ligne de visée, qui est inconnue). D’un point de vue statistique, cette masse est cependant souvent proche de la masse réelle du système. Deux autres systèmes ont une masse proche de celle-ci. La planète glacée autour de OGLE-2005-BLG-390L, découverte par microlentillage avec un réseau de télescopes dont celui de La Silla (ESO 03/06), a une masse (réelle) de 5,5 masses terrestres. Elle orbite cependant beaucoup plus loin de sa petite étoile hôte que l’étoile actuelle et est donc beaucoup plus froide. L’autre est l’une des planètes entourant l’étoile Gliese 876. Elle a une masse minimale de 5,89 masses terrestres (et une masse réelle probable de 7,53 masses terrestres) et complète une orbite en moins de 2 jours, ce qui la rend trop chaude pour la présence d’eau liquide.
: Gl 581, ou Gliese 581, est la 581e entrée du catalogue Gliese, qui répertorie toutes les étoiles connues situées à moins de 25 parsecs (81,5 années-lumière) du Soleil. Il a été compilé à l’origine par Gliese et publié en 1969, puis mis à jour par Gliese et Jahreiss en 1991.
: Cette méthode d’observation fondamentale est basée sur la détection des variations de la vitesse de l’étoile centrale, dues au changement de direction de l’attraction gravitationnelle d’une exoplanète (invisible) lorsqu’elle tourne autour de l’étoile. L’évaluation des variations de vitesse mesurées permet de déduire l’orbite de la planète, en particulier la période et la distance par rapport à l’étoile, ainsi qu’une masse minimale.
Plus d’informations
Cette recherche est rapportée dans un article soumis comme Lettre à l’éditeur d’Astronomy and Astrophysics (« The HARPS search for southern extra-solar planets : XI. An habitable super-Earth (5 MEarth) in a 3-planet system », par S. Udry et al.) L’article est disponible sur http://obswww.unige.ch/~udry/udry_preprint.pdf.
L’équipe est composée de Stéphane Udry, Michel Mayor, Christophe Lovis, Francesco Pepe, et Didier Queloz (Observatoire de Genève, Suisse), Xavier Bonfils (Observatoire de Lisbonne, Portugal), Xavier Delfosse, Thierry Forveille, et C.Perrier (LAOG, Grenoble, France), François Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, France), et Jean-Luc Bertaux (Service d’Aéronomie du CNRS, France)
Contacts
Stéphane Udry
Observatoire de l’Université de Genève
Genève, Suisse
Téléphone : +41 22 379 22 00
Email : [email protected]
Michel Mayor
Observatoire de l’Université de Genève
Genève, Suisse
Email : [email protected]
Xavier Delfosse
LAOG
France
Tel : +33 476 51 42 06
Email : [email protected]
Thierry Forveille
LAOG
France
Email : [email protected]
Xavier Bonfils
Observatoire de Lisbonne
Lisbonne, Portugal
Téléphone : +351 21 361 67 43
Email : [email protected]
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