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Kepler 37b, une Mini-Mercure, la plus petite des exoplanètes connues

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Autour d'une même étoile, de type solaire, le télescope spatial Kepler a détecté trois planètes rocheuses. L'une d'elles, Kepler 37b, décroche le record de la plus petite exoplanète.

Une vue d'artiste montrant Kepler chassant des exoplanètes dans la Voie lactée. Il utilise pour cela la méthode des transits planétaires. © Nasa

En octobre 1995, on découvrait une exoplanète, 51 Pegasi b, en orbite autour d'une étoile de type solaire, prenant en défaut toutes les attentes basées sur des modèles élaborés en utilisant les lois de la mécanique céleste et de la cosmochimie. Cette nouvelle venue du bestiaire cosmique était une planète gazeuse en orbite rapprochée autour de l'étoile 51 Pegasi, à environ 50 années-lumière de la Terre. Dans les années qui suivirent, ce furent principalement des Jupiter chaudes de ce genre qui ont été détectées.

Vint toutefois le temps de la mise en orbite des télescopes Corot et Kepler, spécialement conçus pour découvrir des exoplanètes rocheuses, en particulier dans la zone d'habitabilité de leurs étoiles hôtes.


Présentation de la mission Kepler. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En passant simplement la souris sur le rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © Nasa Ames, YouTube

Corot et Kepler, les chasseurs d'exoplanètes rocheuses

Les premières exoplanètes ont été repérées par la méthode des vitesses radiales : c'est la détection du léger mouvement de l'étoile par rapport à nous qui met en évidence la présence d'un corps tournant autour d'elle. La découverte de jumelles de la Terre semblait difficile de cette manière. En effet, leur petite taille ne peut produire que de très faibles perturbations du mouvement de leur étoile hôte. De plus, pour que de l'eau liquide puisse exister, ces planètes habitables doivent se trouver suffisamment loin de l'étoile. Leur détection ne semblait possible que par la méthode des transits planétaires, et qui plus est avec des instruments installés dans l'espace. Il fallait aussi observer pendant au moins quelques années et presque en continu des groupes importants étoiles, à l'affût de baisses caractéristiques de luminosité.

Corot et surtout Kepler n'ont pas déçu en révélant l'existence de plusieurs exoplanètes rocheuses, formant parfois de véritables systèmes planétaires comme celui de Kepler 11. La découverte d'un cortège de planètes autour de l'étoile Kepler 37, révélée par un article publié dans Nature, en est une illustration de plus.

Ce schéma montre les tailles comparées des planètes rocheuses de Kepler 37 et de celles du Système solaire. On voit ainsi que Kepler 37c est plus petite que la Terre, mais plus grande que Mars. Kepler 37b, elle, est une « mini-Mercure » plus grande que la Lune. C'est la plus petite exoplanète rocheuse connue à ce jour (février 2013). © Nasa, Ames, JPL-Caltech

Kepler mesure la luminosité de presque 150.000 étoiles dans une région de la voûte céleste proche des constellations de la Lyre et du Cygne. C'est près de la première que les observations photométriques ont fini par mettre en évidence trois exoplanètes rocheuses à environ 210 années-lumière de la Terre autour de l'étoile Kepler 37.

L'aide de la sismologie stellaire

Afin de mesurer très précisément la taille de ces corps célestes, il a fallu également connaître avec une bonne précision celle de Kepler 37, une étoile de type solaire. De manière théorique, on a une assez bonne connaissance de sa structure interne et l'on peut donc joindre cette connaissance à des observations relevant de l'astérosismologie pour déterminer la valeur de son rayon avec une précision relativement bonne, de l'ordre de 3 %.

En effet, la convection dans ce type d'étoile génère des ondes sonores qui font fluctuer la brillance quand elles arrivent en surface. Plus grande est une étoile, plus basses peuvent être les fréquences des ondes sonores qui s'y propagent. On peut avoir accès au spectre de ces ondes en mesurant celui des fluctuations de luminosité de Kepler 37 et finalement en déduire sa taille.

Kepler 37b, la « mini-Mercure »

La connaissance précise de cette taille, les trois quarts de celle du Soleil, se répercute alors sur celle des caractéristiques des exoplanètes découvertes par la méthode des transits. C'est ainsi que l'on a finalement découvert que Kepler 37b, bouclant une orbite autour de son étoile en 13 jours, a un rayon de seulement un tiers de celui de la Terre environ. C'est la plus petite exoplanète rocheuse connue à ce jour, et sa température de surface est estimée à 700 K environ. Sa taille est inférieure à celle de Mercure, mais supérieure à celle de la Lune.

Ses sœurs Kepler 37c et Kepler 37d, elles, bouclent leur orbite respectivement en 21 et 40 jours environ. Dans les trois cas, ces astres sont à une distance de Kepler 37 inférieure à celle de Mercure par rapport au Soleil. Kepler 37c est légèrement moins grande que Vénus, mais Kepler 37d est presque deux fois plus grande que la Terre.

Ces planètes sont toutes les trois trop proches de leur soleil pour que des conditions favorables à la vie telle que nous la connaissons puissent y exister. Il y a probablement peu de chance pour qu'elles intéressent un jour les exobiologistes. Mais comme un système planétaire de ce type a été trouvé à une distance peu éloignée du Système solaire, on peut en déduire que des exoplanètes comme Kepler 37b ne sont pas rares dans la Voie lactée.

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