Une vue d'artiste de Tess, le chasseur d'exoplanète. © Nasa
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Tess découvre la première exoplanète au-dessus du plan galactique

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Les exoplanètes n'étaient jusqu'à présent découvertes que dans le disque mince des étoiles dans la Voie lactée et pas dans le disque épais qui entoure le premier. Tess vient pourtant d'en débusquer une proche du Soleil en transit à travers le disque mince. Elle pourrait s'être formée dans une autre galaxie mais rien n'est certain.

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Cela ne fait qu'un siècle environ que l'on a commence vraiment à connaître la structure de notre Galaxie grâce à l'astronome Harlow Shapley. Pour atteindre son but, il avait entrepris, à partir de 1914, d'utiliser les positions et les mouvements des amas globulaire en orbite autour de la Voie lactée pour déterminer sa taille et la position qu'occupait le Soleil. Il arriva finalement au résultat escompté en 1918. Depuis lors, notre savoir sur l'Univers-île que nous habitons, ainsi que le philosophe Emmanuel Kant le dénommait, n'a fait que progresser, notamment avec la cartographie de ses nuages de gaz via la fameuse raie à 21 cm de l’hydrogène et aujourd'hui, grâce aux spectaculaires relevés astrométriques des positions et vitesses des étoiles de la Voie lactée fournis par la mission Gaia.

Comme l'explique un groupe d'astronomes dans un article publié dans The Astronomical Journal et disponible en accès libre sur arXiv, les données de Gaia ont permis de faire une découverte surprenante concernant une exoplanète située à seulement 97 années-lumière du Système solaire. Il s'agit d'une planète rocheuse tout juste identifiée par la méthode des transits planétaires par le successeur de Kepler dans l'espace, le satellite Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la Nasa.

Rappelons que la mission de Tess est de détecter des exoplanètes, surtout des superterres ou de tailles proches de notre planète bleue, autour d'environ 200.000 étoiles parmi les plus brillantes, situées à moins de 200 années-lumière de notre Soleil sur 90 % de la voûte céleste.

Une présentation de la mission Tess. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa Goddard

Tess a donc mis en évidence une exoplanète autour de l'étoile LHS 1815, une naine rouge contenant la moitié de la masse du Soleil environ. L'existence de LHS 1815b a été confirmée par la méthode des vitesses radiales et donc sa masse est relativement et précisément connue puisqu'elle effectue aussi les transits détectés par Tess et l'on sait qu'elle pourrait être aussi importante, 8,7 fois celle de la Terre et plutôt de l'ordre de 4 masses terrestre. C'est déjà une valeur surprenante puisque la méthode du transit lui donne un rayon d'environ 1,088 fois celui de la Terre, ce qui indiquerait donc une forte densité avec sans doute beaucoup de métaux lourds, probablement du fer et du nickel mais ce n'est qu'une spéculation. LHS 1815b boucle son orbite en 3,1843 jour seulement et c'est donc un monde infernal.

Une exoplanète née dans une autre galaxie ?

Jusqu'ici rien de bien nouveau parmi les plus de 4.000 exoplanètes connues à ce jour. Ce qui fait pour le moment la singularité de LHS 1815b, c'est que les données de Gaia concernant son mouvement indiquent qu'elle se situe sur une orbite qui coupe le plan galactique et qu'elle ne provient pas du disque mince qui contient la majeure partie des étoiles de notre Voie lactée. Périodiquement, elle doit se retrouver à une distance de 5,870 années-lumière au-dessus du plan galactique alors que l'épaisseur du disque mince n'est que de quelques centaines à environ un millier d'années-lumière et que le disque lui-même a un diamètre d'environ 100.000 années-lumière.

LHS 1815b est donc originaire de la partie de la Galaxie que l'on appelle le disque épais qui est une sorte de gaz diffus d'étoiles au-dessus du disque mince, un peu comme de la vapeur juste au-dessus de la surface d'un liquide. La majorité de ces étoiles sont anciennes, plus de 10 milliards d'années, elles sont donc formées à partir d'un gaz encore peu enrichi en éléments lourds comme le fer, le magnésium, l'oxygène et le carbone. Pour cette raison -- et parce que l'on sait qu'il y a une corrélation entre l'existence d'exoplanètes rocheuses et le contenu en éléments lourds d'une étoile, un vestige de la composition du nuage moléculaire et poussiéreux d'où naissent les étoiles et leurs cortèges d'exoplanètes --, on ne s'attendait pas vraiment à trouver d'exoplanètes autour des étoiles du disque épais.

Une représentation de la Voie lactée avec son disque fin (thin disk) et son disque épais (thick disk). Le Soleil (sun) est représenté. © Gaba p, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

De fait, on n'en avait jamais trouvées jusqu'à présent mais une fois de plus, le cosmos déjoue nos prévisions...

Pour en avoir trouvé aussi proches du Soleil, il doit y en avoir bien d'autres dans le disque épais de la Galaxie et ceci est extrêmement intéressant. En effet, on pense que les étoiles, dans ce disque qui enveloppe le disque mince en s'élevant d'entre 3.000 et 16.000 années-lumière au-dessus du plan galactique, sont peut-être le vestige d'une collision entre la Voie lactée et une autre galaxie il y a des milliards d'années, auquel cas elles ne se seraient pas formées dans notre Galaxie -- il se pourrait aussi que ce soit le cas, une rencontre avec une galaxie naine aurait simplement, en quelque sorte, « chauffé » le disque mince par ses perturbations gravitationnelles qui aurait éjecté des étoiles pour former le disque épais.

Si tel est bien le cas, on aurait donc peut-être sous les yeux une exoplanète qui s'est formée dans une autre galaxie. En tout état de cause, son étude va nous renseigner sur les exoplanètes dans le disque épais et LHS 1815 est suffisamment proche pour que l'on puisse espérer analyser l'atmosphère d'une autre exoplanète qui pourrait exister autour.

  • Le disque d'étoile de notre Voie lactée est complexe, avec un disque mince enveloppé par un disque épais contenant surtout de vieilles étoiles qui ont peut-être été capturées par la Voie lactée lors d'une collision il y a des milliards d'années.
  • Des exoplanètes autour des étoiles du disque épais n'avaient jamais encore été découvertes, peut-être parce que ces étoiles s'y forment plus difficilement, car pauvres en éléments lourds qui favorisent la naissance des cortèges planétaires.
  • Tess vient pourtant de découvrir une exoplanète rocheuse autour de l'étoile LHS 1815 qui, d'après les données de Gaia, vient du disque épais et fonce sur une orbite pour traverser périodiquement le plan galactique.
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