À quoi ressemblent les trois superterres découvertes par Kepler autour de l’étoile GJ 9827 ? Ici, une illustration de Kepler-452b, à 1.400 années-lumière de la Terre. © Nasa, JPL-Caltech, T. Pyle

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Découverte de 3 superterres en transit proches du Soleil

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Kepler vient de dénicher trois superterres situées autour d'une étoile un peu moins grande et moins massive que le Soleil. Sur les milliers d'exoplanètes débusquées par le satellite, ce sont les plus proches de nous, et aussi, probablement, les plus intéressantes...

  • Kepler a découvert trois planètes en transit devant leur étoile. Ce sont les plus proches de notre Système solaire détectées par le satellite depuis le début de sa carrière.
  • Leur transit devant leur soleil permettra aux astronomes de caractériser leur atmosphère et de détecter d’éventuelles traces de vie.

Le satellite Kepler, plus grand chasseur d'exoplanètes à ce jour, à qui l'on doit déjà la découverte de plus de 2.300 mondes nouveaux autour d'étoiles de la Galaxie (près de 4.500 autres sont en attente de confirmation !) vient de débusquer trois superterres autour d'un soleil situé à seulement... 98 années-lumière. Ces exoplanètes ont été détectées dans le cadre d'une campagne d'observation d'étoiles voisines de la mission K2. Elles sont les plus proches jamais identifiées par Kepler depuis ses débuts et elles pourraient être parmi les plus importantes de son butin, de par leur relative proximité avec la Terre...

En effet, pour espérer discerner d'éventuelles biosignatures sur des planètes au-delà de notre Système solaire, et aussi, bien sûr, mieux les comprendre, il est préférable que les candidates ne soient pas trop éloignées et qu'elles passent devant leur étoile (transit). C'est le cas de chacune des trois planètes de ce système vu depuis la banlieue terrestre.

« [GJ 9827] est l'une des meilleures cibles pour la caractérisation atmosphérique car elle est relativement brillante, a expliqué à IFLScience l'auteur principal de ces recherches en attente de publication (disponibles sur Arxiv), Prajwal Niraula, de la Wesleyan University (Connecticut, États-Unis). C'est dans les cinq meilleurs candidats, selon nos calculs ».

Dans le cadre de la mission K2, Kepler recherche des planètes en transit devant leur étoile dans le plan de l’écliptique. © Nasa Ames, W. Stenzel

Trois planètes à la limite entre rocheuses et gazeuses

De par leurs tailles, GJ 9827 b, c et d (respectivement 1,75 fois le rayon de la Terre, 1,36 fois et 2,1 fois) sont des superterres. Certaines sont même à la limite entre planètes rocheuses et planètes gazeuses. L'équipe estime qu'elles doivent être enrobées d'une atmosphère. Et, donc, quoi de mieux que des transits pour analyser leur composition. La lumière de l'étoile (environ 70 % de la masse du Soleil) rétroéclaire en effet leurs enveloppes gazeuses.

Certes, ce ne sera pas la première fois que les atmosphères d'exoplanètes seront étudiées — Hubble en a déjà plusieurs à son actif —, mais cela n'a encore jamais été le cas avec des planètes de cette catégorie et aussi proches de nous. Elles constituent d'excellentes candidates pour être sondées par le futur et très attendu JWST (James Webb Space Telescope), dont le lancement est prévu dans un an.

Dans ce cas présent, les trois superterres ne sont vraisemblablement pas habitables car trop proches de leur soleil. Leur période de révolution se compte en jours : 1,2 pour GJ 9827 b, qui est la plus proche, 3,6 pour GJ 9827 c et 6,2 pour GJ 9827 d. Elles apparaissent en résonance 1:3:5.

Pour en savoir plus

Une superterre en transit à 21 années-lumière de la Terre

Article de Laurent Sacco publié le 3 août 2015

Il suffit de jeter un coup d'œil en direction de la constellation de Cassiopée pour pouvoir observer l'étoile HD219134, encore appelée Gliese 892. Autour d'elle viennent d'être découvertes trois superterres, dont l'une au moins effectue un transit planétaire. Il s'agit du plus proche système possédant une telle superterre.

L'astronome allemand Wilhelm Gliese créa à partir de 1969 un célèbre catalogue d'étoiles contenant des astres situés à moins de 25 parsecs du Soleil, c'est-à-dire moins de 82 années-lumière environ. L'une de ces étoiles fait beaucoup parler d'elle en ce moment : Gliese 892. Elle est également connue sous la dénomination de HD219134 dans le catalogue Henry Draper (HD) — qui regroupe des données astrométriques et photométriques sur plus de 225.000 étoiles.

L'étoile HD219134 est une naine orange dont la taille correspond à 80 % de celle du Soleil et la luminosité à 21 %. Située à environ 21,3 années-lumière de la Terre, elle est visible à l'œil nu, avec une magnitude apparente 5,57 dans la constellation de Cassiopée, à faible distance (angulaire) du très reconnaissable « W ». Si l'on en croit un article déposé sur arXiv par des astronomes de l'université de Genève (UNIGE), il suffit de jeter un regard de ce côté pour avoir sous les yeux cette étoile autour de laquelle tourne la plus proche exoplanète rocheuse connue à ce jour : HD219134b.

La superterre découverte serait en orbite autour de la naine orange Gliese 892. La planète, représentée ici par une vue d'artiste, est très proche de son étoile et la température à sa surface doit y être assez élevée bien que Gliese 892 soit moins lumineuse que le Soleil. © Unige

En fait, Gliese 892 est une étoile particulièrement intéressante parce qu'elle possède un système planétaire contenant non pas une mais trois superterres ainsi qu'une géante gazeuse. La détection de ces exoplanètes s'est d'abord faite grâce à la méthode des vitesses radiales. À elle seule, cette méthode ne permet que de déterminer la période orbitale et une masse minimale pour une exoplanète (elle permet bien sûr aussi de découvrir son existence). Les astronomes se sont donc rapidement rendu compte que HD219134b bouclait une orbite autour de son étoile en seulement trois jours et qu'il pouvait s'agir d'une superterre.

Cette découverte est à porter au crédit du spectrographe Harps-N (acronyme de High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere, soit en français « Chercheur de planètes grâce aux vitesses radiales à haute précision pour l'hémisphère nord »). Installé au Telescopio Nazionale Galileo, télescope italien de 3,58 mètres situé à l'observatoire de Roque de los Muchachos, sur l'île de La Palma dans les Canaries, Harps-N est un cousin du fameux Harps installé dans l'hémisphère sud, au télescope de 3,6 mètres de l'ESO, au Chili.

HD219134b, une superterre de densité terrestre

Pour lever le doute quant à la masse de HD219134b, il fallait pouvoir observer un transit planétaire car l'incertitude sur la masse fournie par la méthode des vitesses radiales porte sur l'angle d'inclinaison de l'exoplanète par rapport à son étoile pour un observateur. L'observation d'un transit planétaire fournissant en plus le rayon de l'exoplanète, on peut en déduire sa densité et donc vérifier que l'on est bien en présence d'une planète rocheuse et pas d'une planète océan ou encore d'une géante gazeuse.

La constellation de Cassiopée, avec son W, est facilement repérable sur la voûte céleste. L'étoile HD219134, encore appelée Gliese 892, est visible à l'œil nu dans le cercle à droite. © Unige

Avec une période orbitale de trois jours seulement, il devenait possible de demander du temps d'observation au célèbre télescope Spitzer de la Nasa. C'est ainsi que les chercheurs ont pu déterminer que HD219134b était une planète 4,5 fois plus massive que la Terre, avec un diamètre 1,6 fois plus grand. Il s'agit donc d'une superterre, selon la définition adoptée par les chasseurs d'exoplanètes qui utilisent Kepler (selon leur nomenclature, cette dénomination caractérise les exoplanètes dont le rayon est compris entre 1,25 et 2 fois celui de la Terre). Au final, il apparaît que Harps-N a également détecté deux autres superterres, une de 2,7 masses terrestres orbitant en 6,7 jours et une troisième de 8,7 masses terrestres orbitant en 46,8 jours. Les chercheurs vont tenter de déterminer leur rayon en essayant de surprendre, là aussi, un transit planétaire. Quant à la géante gazeuse également détectée, elle boucle une orbite autour de Gliese 892 en un peu plus de trois ans et il semble qu'elle soit dans la classe des « minisaturnes ».

Ce système planétaire est une mine d'or potentielle pour la planétologie comparée, l'étude de la formation des exoplanètes et, bien sûr, l'exobiologie. Comme ce sysème est situé à seulement 21 années-lumière de la Terre, la prochaine génération de télescopes, comme l'E-ELT (European Extremely Large Telescope), devrait facilement être en mesure d'imager la géante. Il devrait même être possible d'analyser en partie la composition chimique des atmosphères des superterres. Connaître les densités de ces exoplanètes donnerait des contraintes cosmochimiques et physiques précieuses pour les modèles de formation planétaire dans les disques autour des jeunes étoiles.

Interview : qu'est-ce qu'une exoplanète ?  La question des exoplanètes est très ancienne en astronomie. Leur existence est pour la première fois attestée de façon indirecte dans les années 1990. Futura-Sciences a rencontré Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom, afin qu’il nous parle plus en détail de ce passionnant sujet.