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Kepler a détecté sa première exoplanète rocheuse : Kepler 10b

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Par Laurent Sacco, Futura

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C'est fait ! Le satellite Kepler lancé en 2009 a détecté sa première planète rocheuse. En orbite autour d'une étoile de type solaire, Kepler 10b est un monde infernal d'une taille légèrement supérieure à celle de la Terre mais d'une densité comparable à celle du fer.

Une vue d'artiste de Kepler 10b en orbite autour de son étoile. © Nasa/Kepler Mission/Dana Berry

L'un des buts principaux de la mission Kepler est de découvrir des exoplanètes rocheuses présentes dans la zone d'habitabilité d'une étoile ou orbitant à une distance plus faible. Pour cela, il a fallu placer dans l'espace des instruments capables de faire de la photométrie fine, c'est-à-dire mesurer de petites variations de la luminosité d'une étoile. De cette façon, il devient possible d'observer le transit périodique d'une planète devant son soleil et d'en déduire aussi bien le rayon que la période de révolution de l'astre autour de son étoile hôte. La découverte peut alors être confirmée au sol par la méthode des vitesses radiales donnant quant à elle une estimation de la masse de la planète.

C'est exactement ce qui vient d'être réalisé pour Kepler 10b. Située à 560 années-lumière dans le champ observé depuis 2009 (encadré par les constellations du Cygne et de la Lyre) l'étoile Kepler 10 est plus âgée que le Soleil d'au moins trois milliards d'années. C'est une étoile de type G, donc très similaire au Soleil. Dès juillet 2009, le premier transit planétaire de Kepler 10b avait été observé. Il a fallu attendre que celui-ci se répète de nombreuses fois et que les observations au sol avec les instruments du Keck confirment et affinent la découverte, effectuée par mesure de la courbe de lumière de l'étoile, pour que des chercheurs comme Natalie Batalha puissent enfin annoncer la détection par Kepler de sa première exoplanète rocheuse. Les précédentes étaient en effet des géantes gazeuses.

La courbe de luminosité du système Kepler 10 à l'occasion du transit planétaire de Kepler 10b. À partir de la taille et de la forme de la baisse de luminosité, on peut en déduire plusieurs informations comme le rayon de la planète. © Nasa/Kepler Mission

Un océan de magma

Les mesures indiquent que Kepler 10b boucle sa révolution autour de son étoile en moins d'un jour, environ 20 heures pour être plus précis. Comme elle est s'en trouve à une distance 20 fois plus petite que Mercure par rapport au Soleil, inutile de dire qu'elle n'est pas dans la zone d'habitabilité de Kepler 10 (qui est, rappelons-le, de type solaire). Avec un rayon estimé à 1,4 fois celui de la Terre, une température moyenne de surface d'environ 1.800 kelvins, on est donc clairement en présence, comme pour Corot 7b, d'une super Io.


Une vidéo montrant une vue d'artiste de Kepler 10b. Sa température de surface est si chaude que face à son étoile doit exister un océan de magma. © Nasa/Kepler Mission/Dana Berry/djxatlanta, Youtube

Les mesures spectroscopiques réalisées au sol avec les instruments du Keck ont permis de mesurer les décalages spectraux liés à l'effet Doppler en relation avec les mouvements de Kepler 10 en réponse à la présence de Kepler 10b. On a ainsi eu accès à sa masse : 4,6 fois celle de la Terre. Comme on connaît son rayon grâce aux mesures photométriques de Kepler, on en déduit la densité moyenne. Avec une valeur de 8,8 g/cm3, la densité de Kepler 10b est donc similaire à celle du fer, plus précisément du bronze.

La première exoplanète rocheuse confirmée

La courbe de luminosité de Kepler 10 est connue avec une bonne précision et l'on a donc aussi une bonne connaissance de l'étoile. L'ensemble des paramètres du système de Kepler 10 est lui aussi déterminé avec des incertitudes suffisamment faibles pour que l'on puisse être sûr que l'on est bel et bien en présence d'une exoplanète rocheuse. Selon les chercheurs, il s'agirait même de la première découverte indiscutable d'une telle planète.

Les paramètres de Kepler 10b. © Nasa/Kepler Mission
Un diagramme masse/rayon pour différentes compositions de planètes. La courbe du bas décrit une planète qui serait composée uniquement de fer (iron en anglais). © Nasa/Kepler Mission

Le meilleur est encore à venir avec les observations de Kepler. En effet, plus de sept cents observations de transits planétaires possibles attendent une confirmation (ou une réfutation). Les résultats obtenus jusqu'à présent son encourageants et d'ici quelques années, on devrait connaître plusieurs exemples d'exoTerres habitables à moins de 3.000 années-lumière du Système solaire.

Il devrait être possible aussi de faire des statistiques sur le nombre de ces exoTerres par rapport aux étoiles de la Voie lactée et d'établir des liens entre la présence de ces exoTerres et les caractéristiques des étoiles les possédant. On pourra alors préciser certains paramètres dans l'équation de Drake, importante pour le programme Seti.