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Kepler-78b, l'exoterre infernale de même densité que la Terre

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Kepler-78b est une exoplanète en orbite autour d'une étoile dans la constellation du Cygne, à 400 années-lumière du Soleil environ. Son rayon est d'environ 1,2 fois celui de notre Planète, et l'on vient de préciser sa densité. Elle est similaire à celle de la Terre, et c'est une première. Malheureusement, cette exoterre est un monde qui doit être plus infernal que Io la volcanique.

Kepler-78b est une planète rocheuse de même densité que la Terre. Sa composition et sa structure interne doivent donc beaucoup ressembler à celles de notre Planète. Mais comme le montre cette représentation d'artiste, elle est si proche de son étoile que toute vie y est impossible. © Karen Teramura

Voilà quelques mois, des astrophysiciens annonçaient avoir trouvé dans les archives de la mission Kepler des preuves de l'existence d'une exoplanète rocheuse avec une période orbitale particulièrement courte. Il s'agissait de Kepler-78b. Comme pour toutes les découvertes réalisées avec Kepler, elle avait été faite grâce à la méthode du transit planétaire. On peut de cette façon avoir accès à la période orbitale d'une exoplanète, et surtout à une estimation de son rayon.

Mais pour être vraiment sûr de l'existence d'une exoplanète, et estimer sa masse, il faut avoir recours à la méthode des vitesses radiales. Pour cela, on utilise un spectrographe au sol afin de mesurer les changements de fréquence dans la lumière de l'étoile hôte d'une exoplanète présumée. En effet, lorsque celle-ci est suffisamment massive ou proche de l'astre central, elle provoque des mouvements de rotation autour du centre de masse du système, qui peuvent être détectables via un effet Doppler-Fizeau. Ainsi, plus une exoplanète à une distance donnée de l'étoile est massive, plus elle produira des décalages périodiques élevés vers le bleu et le rouge du spectre de la lumière de son soleil.

Cette méthode marche même en l'absence d'un transit planétaire, mais elle ne permet alors que de connaître une borne inférieure pour la masse de l'objet détecté. Lorsque l'on peut aussi disposer d'un transit, l'ambiguïté est levée. Si les mesures sont assez précises sur la masse et le rayon de l'exoplanète, on peut en déduire sa densité et en tirer quelques conclusions sur sa nature. S'agit-il par exemple d'une planète essentiellement rocheuse, d'une géante gazeuse ou même d'une planète océan.

Vue d'artiste de l'exoplanète Kepler-78b. Elle tourne autour de son étoile en seulement 8,5 heures à une distance 100 fois inférieure à celle de la Terre au Soleil. © Marco Galliani, Media INAF, Nature Newsteam

Densité similaire à celle de la Terre pour Kepler-78b

Dans le cas de Kepler-78b, on ne connaissait vraiment que son rayon, environ 1,16 fois celui de la Terre. On savait aussi qu'elle était probablement en rotation synchrone et que sa face éclairée devait être portée à une température d'au moins 2.300 K, voire 3.100 K. Mais il y avait une incertitude non négligeable sur sa masse, qui pouvait être inférieure à sept fois celle de la Terre.

Voilà que deux équipes d'astrophysiciens viennent indépendamment de lever le voile sur le mystère de la densité de Kepler-78b dans deux articles publiés dans Nature, mais disponibles en accès libre sur arxiv. La première a utilisé l'instrument High Resolution Echelle Spectrometer (Hires) équipant l'un des télescopes de l'observatoire Keck au somment du Mauna Kea. La seconde a quant à elle utilisé le spectrographe High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher-North (Harps-N) équipant le National Galileo Telescope, installé dans les îles Canaries. Les deux résultats obtenus sont concordants, c'est-à-dire environ 1,7 fois la masse de la Terre pour les mesures du Keck et environ 1,86 fois la masse de notre planète avec les mesures du National Galileo Telescope.

Il s'agit donc de la toute première exoplanète rocheuse dont la taille et la densité sont du même ordre que celles de la Terre. Malheureusement, elle est très loin d'être dans la zone d'habitabilité, ce qui lui aurait peut-être permis d'être une exoterre habitable dans le plein sens du terme. Soyons néanmoins confiants : Kepler-78b n'est située qu'à environ 400 années-lumière du Soleil. Statistiquement, on peut penser que de véritables exoterres sont bien présentes et qu'elles sont nombreuses dans la Voie lactée. Reste à savoir s'il en est de même de la vie, et surtout des civilisations extraterrestres. Il reste du travail pour les membres de Seti et les exobiologistes.

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