Le nouveau monde en ébullition, qui tourne autour de son étoile à portée ultra-près, fait partie des exoplanètes les plus légères découvertes à ce jour


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  • Les planètes à période ultra-courte sont de petits mondes compacts qui tournent autour de leurs étoiles à courte distance, complétant une orbite – et une seule année brûlante – en moins de 24 heures. Comment ces planètes se sont retrouvées dans des configurations aussi extrêmes est l’un des mystères persistants de la science exoplanétaire.

    Maintenant, les astronomes ont découvert une planète à période ultra-courte (USP) qui est également super légère. La planète s’appelle GJ 367 b et tourne autour de son étoile en seulement huit heures. La planète a à peu près la taille de Mars et la moitié de la masse de la Terre, ce qui en fait l’une des planètes les plus légères découvertes à ce jour.

    En orbite autour d’une étoile proche située à 31 années-lumière de notre propre soleil, GJ 367 b est suffisamment proche pour que les chercheurs puissent identifier les propriétés de la planète qui n’étaient pas possibles avec les USP précédemment détectées. Par exemple, l’équipe a déterminé que GJ 376 b est une planète rocheuse et contient probablement un noyau solide de fer et de nickel, similaire à l’intérieur de Mercure.

    En raison de son extrême proximité avec son étoile, les astronomes estiment que GJ 376 b est soufflé avec 500 fois plus de rayonnement que ce que la Terre reçoit du soleil. En conséquence, le côté jour de la planète bout jusqu’à 1 500 degrés Celsius. Sous des températures aussi extrêmes, toute atmosphère substantielle se serait vaporisée depuis longtemps, ainsi que tout signe de vie, du moins tel que nous le connaissons.

    Mais il y a une chance que la planète ait des partenaires habitables. Son étoile est une naine rouge, ou naine M – un type d’étoile qui héberge généralement plusieurs planètes. La découverte de GJ 367 b autour d’une telle étoile indique la possibilité d’avoir plus de planètes dans ce système, ce qui pourrait aider les scientifiques à comprendre les origines de GJ 376 b et d’autres planètes à période ultra-courte.

    « Pour cette classe d’étoiles, la zone habitable se situerait entre une orbite de deux à trois semaines », explique George Ricker, membre de l’équipe, chercheur principal à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT. « Puisque cette étoile est si proche et si brillante, nous avons de bonnes chances de voir d’autres planètes dans ce système. C’est comme s’il y avait un panneau disant : « Regardez ici pour des planètes supplémentaires ! » »

    Les résultats de l’équipe paraissent dans le journal La science. L’étude a été menée par des chercheurs de l’Institut de recherche planétaire du Centre aérospatial allemand, en collaboration avec un groupe international de chercheurs, dont les co-auteurs du MIT Ricker, Roland Vanderspek et Sara Seager.

    Essais de transit

    La nouvelle planète a été découverte par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, une mission dirigée par le MIT, dont Ricker est le chercheur principal. TESS surveille le ciel pour détecter les changements de luminosité des étoiles les plus proches. Les scientifiques examinent les données TESS à la recherche de transits ou de baisses périodiques de la lumière des étoiles qui indiquent qu’une planète traverse et bloque brièvement la lumière d’une étoile.

    Pendant environ un mois en 2019, TESS a enregistré une partie du ciel austral qui comprenait l’étoile GJ 376. Des scientifiques du MIT et d’ailleurs ont analysé les données et détecté un objet en transit avec une orbite ultra-courte de huit heures. Ils ont effectué plusieurs tests pour s’assurer que le signal ne provenait pas d’une source « faux positif » telle qu’une étoile binaire à éclipse de premier plan ou d’arrière-plan.

    Après avoir confirmé que l’objet était bien une planète à période ultra-courte, ils ont ensuite observé l’étoile de la planète de plus près, à l’aide du High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), un instrument installé sur le télescope de l’Observatoire européen austral au Chili.

    À partir de ces mesures, ils ont déterminé que la planète faisait partie des planètes les plus légères découvertes à ce jour, avec un rayon de 72 % et une masse de 55 % de celle de la Terre. De telles dimensions indiquent que la planète a probablement un noyau riche en fer.

    Les chercheurs ont ensuite réduit diverses possibilités pour la composition intérieure de la planète et ont trouvé le scénario qui correspondait le mieux aux données montrant qu’un noyau de fer représente probablement 86% de l’intérieur de la planète, similaire à la composition de Mercure.

    « Nous trouvons une planète de la taille de Mars qui a la composition de Mercure », explique Vanderspek, chercheur principal au MIT. « C’est l’une des plus petites planètes détectées à ce jour, et elle tourne autour d’une naine M sur une orbite très étroite. »

    Alors que les scientifiques continuent d’étudier GJ 367 b et son étoile, ils espèrent détecter des signaux d’autres planètes du système. Les propriétés de ces planètes – telles que leur espacement et leur orientation orbitale – pourraient fournir des indices sur la façon dont GJ 367 b et d’autres planètes à période ultra-courte ont vu le jour.

    « Comprendre comment ces planètes se rapprochent si près de leurs étoiles hôtes est un peu une histoire de détective », déclare Natalia Guerrero, membre de l’équipe TESS. « Pourquoi cette planète manque-t-elle son atmosphère extérieure ? Comment s’est-elle rapprochée ? Ce processus était-il pacifique ou violent ? Espérons que ce système nous donnera un peu plus de perspicacité. »

    Cette recherche a été financée en partie par la NASA.

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