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Deux « super-Terres » découvertes autour d’une étoile proche

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Des astronomes du MIT ont découvert un nouveau système planétaire à « seulement » 33 années-lumière de la Terre. Son étoile, une naine de type M, héberge au moins deux planètes rocheuses de taille similaire à la nôtre. Leur potentiel d’habitabilité est faible, car elles orbitent très près de leur étoile, mais ce nouveau système multiplanétaire proche offre aux scientifiques une nouvelle opportunité d’étude d’exoplanètes et de leur atmosphère.

À ce jour, l’existence de plus de 5000 exoplanètes a été rendue effective dans la Voie lactée. Cependant, la majorité d’entre elles sont des planètes géantes gazeuses, dont les conditions sont a priori peu propices à l’émergence de la vie telle que nous la connaissons. Les mondes rocheux intéressent davantage les astrobiologistes, mais sont plus difficiles à repérer de par leur taille et leur masse relativement faibles. Or, ce n’est pas une, mais deux planètes rocheuses qui ont récemment été découvertes autour d’une étoile naine rouge froide nommée HD 260655.

Il s’agit plus exactement de deux super-Terres, des planètes dont la masse est composée entre celle de la Terre et celle d’une planète géante (sans toutefois excéder 10 masses terrestres). Plusieurs super-Terres ont déjà été découvertes dans d’autres systèmes stellaires — telles que Gliese 876 d, Gliese 581 d, TOI-561 b ou encore Kepler-69 c — mais les planètes orbitantes autour de HD 260655 permettent des conditions d’observation exceptionnelles : « Les deux planètes de ce système sont chacune parmi les meilleures cibles pour l’étude atmosphérique en raison de la luminosité de leur étoile », explique Michelle Kunimoto, chercheuse à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT.

Une détection confirmée par plusieurs instruments

Les deux planètes, baptisées HD 260655 b et HD 260655 c, ont été détectées en octobre 2021, grâce aux données du télescope TESS de la NASA, dédiées à la recherche d’exoplanètes. La détection repose sur la méthode du transit planétaire, qui consiste à étudier la variation de la luminosité d’une étoile : lorsqu’une planète s’interpose entre l’instrument d’observation et l’étoile, elle entraîne une baisse momentanée de sa luminosité qui trahit sa présence.

Après avoir repéré ces baisses de luminosité, Kunimoto et ses collaborateurs ont vérifié si les données concordaient avec les relevés du spectrographe à haute résolution ANDES (Spectrographe à échelle de dispersion élevée ArmazoNes) du télescope KECK, situé à Hawaï, et avec ceux des spectrographes CARMENES (Calar Alto recherche haute résolution des naines M avec Exoearths avec Spectrographes Proche Infrarouge et Échelle optique), de l’observatoire de Calar Alto en Espagne.

Ces instruments extrêmement sensibles sont capables d’enregistrer les infimes déplacements éventuellement effectués par une étoile autour de sa position, qui sont révélés par son spectre lumineux. Lorsqu’une planète orbite autour d’une étoile, elle exerce en effet une légère attraction gravitationnelle sur celle-ci, ce qui provoque un léger décalage périodique de sa position. Cette méthode de détection d’exoplanètes, appelée méthode de la vitesse radiale, permet d’estimer à quelle distance de l’étoile orbite la planète, ainsi que sa masse.

Les données du TESS, d’ANDES et de CARMENES, ont ainsi permis de confirmer que deux exoplanètes étaient en orbite autour de HD 260655. « À une distance de 10 pc, HD 260655 devient le quatrième système de planètes en transit le plus proche après HD 219134, LTT 1445 A, et AU Mic », précisent les chercheurs dans leur article de préimpression.

De potentiels autres mondes à découvrir dans ce système

Les données ont par ailleurs permis de caractériser en partie ces deux planètes. Leur taille peut être estimée à partir de la quantité de lumière bloquée lors du transit, tandis que leur masse est estimée en fonction de la vitesse de déplacement de l’étoile autour de sa position.

L’exoplanète la plus proche de l’étoile, HD 260655 b, effectue une orbite complète en 2,8 jours ; elle fait environ 1,2 fois la taille de la Terre et sa masse équivaut à deux masses terrestres. L’orbite de HD 260655 c dure 5,7 jours ; elle mesure 1,5 fois la taille de la Terre et pèse trois masses terrestres. Ces dimensions supposent des densités similaires à celle de la Terre et donc qu’il s’agit de planètes telluriques.

Cependant, il est peu probable qu’une forme de vie — du moins, la vie telle que nous connaissons sur notre planète — existe sur ces mondes. Bien que l’étoile HD 260655 soit plus sombre et plus froide que notre Soleil, ces planètes orbitent bien trop près d’elle. Par conséquent, les températures en surface sont extrêmement chaudes : 435 °C en moyenne sur HD 260655 b et 284 °C sur HD 260655 c. « Nous attribuons cette plage en dehors de la zone habitable, trop chaude pour que de l’eau liquide existe à la surface », explique Kunimoto.

Les chercheurs restent optimistes, car il pourrait y avoir davantage de planètes dans ce système. « Il existe de nombreux systèmes multiplanétaires hébergeant cinq ou six planètes, en particulier autour de petites étoiles comme celle-ci. Espérons que nous en trouverons d’autres, qui se trouveront dans la zone habitable », a déclaré Avi Shporer, l’un des membres de l’équipe à l’origine de la découverte.

En attendant, l’équipe se réjouit d’examiner de plus près l’atmosphère de ces planètes avec le télescope James Webb, afin d’y détecter peut-être diverses matières volatiles, y compris des espèces à base de carbone.

Source : Nouvelles du MIT

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