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Corot-7b, la plus petite exoplanète connue est bien rocheuse !

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Le plus long cycle d'observation d'une étoile jamais réalisé avec l'instrument Harps a permis de confirmer la nature de l'exoplanète Corot-7b en dévoilant sa masse, équivalente à cinq fois celle de la Terre. Cette exoplanète accumule les records : elle est la plus petite exoplanète connue et a également la vitesse orbitale la plus rapide... mais c'est aussi et surtout la première exoplanète rocheuse confirmée.

Une vue d'artiste de Corot-7b, une planète rocheuse environ cinq fois plus lourde que la Terre et gravitant à seulement 2,5 millions de kilomètres de son étoile (contre 149 millions pour la Terre). L'année y dure seulement 20,4 heures. © ESO/L. Calcada

Grâce à la détermination de sa masse et connaissant déjà son diamètre, une équipe européenne, dont un grand nombre travaillant dans des laboratoires de l'INSU-CNRS1, ont pu déterminer que sa densité était pratiquement équivalente à celle de la Terre, laissant ainsi penser qu'il s'agit bien là d'une planète rocheuse. La grande quantité de données recueillies a également permis de mettre en évidence la présence d'une seconde planète extrasolaire de type super-terre.

« C'est la science dans ses aspects les plus stupéfiants et les plus passionnants » déclare Didier Queloz, le responsable de l'équipe qui a réalisé cette campagne d'observations. « Nous avons fait tout ce que nous pouvions pour comprendre à quoi ressemblait cet objet découvert par le satellite Corot et nous avons mis en évidence un système unique. »

En février 2009, la découverte par le satellite Corot d'une petite exoplanète autour d'une étoile plutôt banale appelée TYC 4799-1733-I était annoncée, un an après sa détection et après plusieurs mois de mesures très poussées avec de nombreux télescopes au sol, dont plusieurs de l'ESO.

L'étoile, aujourd'hui appelée Corot-7, se situe du côté de la constellation de la Licorne (à côté de Orion), à environ 500 années-lumière de la Terre. Légèrement plus petite et plus froide que notre Soleil, Corot-7 est aussi supposée être plus jeune avec environ 1,5 milliard d'années. Toutes les 20,4 heures, la planète occulte l'étoile pendant un peu plus d'une heure. La baisse de luminosité n'est que de 0,03 %. Cette planète appelée CoRot-7b se trouve à seulement 2,5 millions de kilomètres de son étoile, soit 23 fois plus proche que Mercure ne l'est du Soleil. Son rayon est environ 80% plus grand que celui de la Terre.

Les premières mesures n'avaient pourtant pas permis de déterminer la masse de cette exoplanète. Un tel résultat nécessite des mesures extrêmement précises de la vitesse de l'étoile qui est soumise à la très faible attraction gravitationnelle de l'exoplanète. Dans le cas de Corot-7b, la difficulté vient de ce que cet infime signal planétaire est perturbé par l'activité de son étoile - des taches similaires à celle de notre Soleil. Ces taches correspondent aux régions les plus froides de la surface de l'étoile. Ainsi, le signal principal est lié à la rotation de l'étoile qui fait une rotation complète en 23 jours.

Corot-7, une étoile plus jeune et un peu plus froide que le Soleil, photographiée par le télescope du CFH (Canada-France-Hawaii). Crédit Cnes

70 heures d'observation pour déceler un signal

Aussi, pour percer le mystère de Corot-7b, les astronomes ont dû avoir recours au meilleur « chasseur de planète » au monde, Harps (High Accuracy Radial Velocity Planet Search), un spectrographe installé au foyer du télescope de 3,60 mètres de l'Observatoire de La Silla au Chili.

« Bien que Harps soit certainement imbattable quand il s'agit de détecter des exoplanètes de faible masse, les mesures de Corot-7b nécessitaient un tel niveau de précision que nous avons dû cumuler 70 heures d'observation de l'étoile » révèle François Bouchy, un des co-auteurs de l'article.

Grâce aux données fournies par Harps, les chercheurs ont pu faire parler ce signal récurrent toutes les 20,4 heures. D'après ces données, ils pensent que Corot-7b a une masse d'environ cinq fois celle de la Terre, la classant dans la catégorie des exoplanètes les plus légères actuellement découvertes.

« L'orbite de la planète étant alignée avec notre axe d'observation, nous pouvons la voir passer devant son étoile - c'est ce que l'on appelle un transit - et nous pouvons ainsi véritablement mesurer sa masse et pas simplement la déduire. En l'occurrence, c'est la plus petite masse jamais mesurée pour une exoplanète » déclare Claire Moutou, membre de l'équipe. « De plus, comme nous connaissons à la fois le rayon et la masse, nous pouvons déterminer la densité et avoir ainsi une meilleure idée de la structure interne de cette planète. »

Avec une masse bien plus proche de celle de la Terre que de celle d'une planète géante, comme par exemple Neptune avec ses 17 masses terrestres, Corot-7b appartient à la catégorie d'exoplanètes dite des super-terres. Une douzaine d'exoplanètes de cette catégorie a été détectée, mais dans le cas de Corot-7b, c'est la première fois que la densité a pu être déterminée pour une exoplanète de cette petite taille. La densité calculée est proche de celle de la Terre, ce qui laisse penser que cette planète est aussi composée de roche.

« Les mesures de Corot-7b représentent un véritable tour de force. La superbe courbe de lumière obtenue avec le satellite Corot nous a donné la meilleure mesure du rayon et Harps la meilleure mesure de la masse pour une exoplanète. Les deux mesures sont nécessaires pour découvrir une planète rocheuse ayant la même densité que la Terre » précise Artie Hatzes, un autre membre de l'équipe.

En prime, une seconde planète

Corot-7b remporte une autre distinction, celle de l'exoplanète connue la plus proche de son étoile, ce qui en fait aussi la plus rapide. Elle orbite autour de son étoile à plus de 750.000 km/h, soit plus de sept fois la vitesse orbitale de la Terre autour du Soleil. « En fait, Corot-7b est si proche de son étoile qu'elle doit ressembler à l'enfer de Dante, avec très probablement une température dépassant les 2.000 degrés sur sa face éclairée et de -200 degrés du côté nuit. Les modèles théoriques laissent supposer que la surface de cette planète est recouverte de lave ou d'océans bouillonnants. Avec des conditions aussi extrêmes, il est absolument impensable que la vie se développe sur une telle planète » déclare Didier Queloz. De plus, l'extrême précision de Harps a également permis aux astronomes de déceler dans les données obtenues la présence d'une autre planète plus éloignée que Corot-7b. Appelée Corot-7c, cette seconde planète tourne autour de son étoile en 3 jours et 17 heures et a une masse d'environ huit fois celle de la Terre. Elle rejoint donc également la catégorie des super-terres.

Contrairement à Corot-7b, on ne peut observer le transit de cette planète depuis la Terre, il n'est ainsi pas possible de déterminer son rayon et donc de calculer sa densité.

Ces découvertes font de Corot-7 la première étoile connue hébergeant un système planétaire composé de deux super-terres de courte période, avec dans le cas d'une des deux planètes, un transit observable.

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