Bien que notre système solaire ne contienne qu'une «Terre régulière», les astronomes prédisent que d'autres systèmes pourraient contenir des «super Terres»; planètes rocheuses avec plusieurs fois la masse de notre planète. Comme les étoiles naines rouges ont moins de masse, elles ne peuvent pas s'accrocher au gaz plus léger qui se forme sur les géants gazeux. Les éléments plus lourds restants ont le temps de former des planètes terrestres très massives.
Une nouvelle explication de la formation de «super-Terres» suggère qu'elles sont plus susceptibles d'être trouvées en orbite autour d'étoiles naines rouges - le type d'étoile le plus abondant - que les planètes géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne. La théorie, par le Dr Alan Boss du Département de magnétisme terrestre de la Carnegie Institution, décrit un mécanisme par lequel le rayonnement UV d'une étoile massive voisine se détache de l'enveloppe gazeuse d'une planète exposant une super-Terre. Les travaux, publiés dans le 10 juin 2006, Astrophysical Journal (Letters), expliquent les découvertes récentes des planètes extrasolaires par la méthode de la microlentille.
Les super-terres ont des masses qui se situent entre celles de la Terre et de Neptune mais ont des compositions inconnues. "Sur les 300 étoiles les plus proches du Soleil, au moins 230 sont des étoiles naines rouges, avec des masses inférieures à la moitié de celle de notre Soleil", explique Boss. "Parce que les étoiles à proximité sont les endroits les plus faciles pour chercher d'autres planètes semblables à la Terre, il est important d'essayer de prédire quels types de systèmes planétaires ils pourraient avoir, et cela signifie essayer de comprendre comment leurs planètes peuvent se former."
Récemment, des preuves ont été présentées pour peut-être la planète de masse la plus basse trouvée à ce jour en orbite autour d'une étoile de séquence principale comme le Soleil. Il a été découvert par un consortium international d'astronomes via un événement de microlentille, où une étoile de premier plan amplifie la lumière d'une étoile beaucoup plus éloignée en pliant la lumière de l'étoile de fond dans notre direction, un effet prédit par Einstein. En outre, ils ont également observé un éclaircissement secondaire, compatible avec la présence d'une planète d'environ 5,5 masses de la Terre en orbite autour de l'étoile de premier plan à une distance similaire à la ceinture d'astéroïdes de notre système solaire. Bien que l'identité de l'étoile de premier plan soit inconnue, il s'agit très probablement d'une étoile naine rouge (naine M). Des preuves de microlentilles par une planète de 13 masses terrestres autour d'une autre naine rouge ont ensuite été présentées.
Les équipes de détection de microlentilles ont interprété leurs découvertes comme la preuve que des super-Terre peuvent se former autour d'étoiles naines rouges par le même processus qui a conduit à la formation de la Terre et d'autres planètes terrestres dans notre système solaire, à savoir les collisions entre des corps solides de plus en plus grands. Ce processus est si lent, cependant, qu'il est peu probable qu'il conduise à la formation de planètes géantes gazeuses autour des naines rouges, car le gaz du disque est susceptible de disparaître avant que les corps solides puissent devenir suffisamment gros pour capter tout gaz. Cependant, les équipes de microlentilles avaient précédemment trouvé des preuves de deux planètes géantes gazeuses avec des masses similaires à celles de Jupiter autour de deux autres étoiles naines rouges. Étant donné qu'un nombre égal de planètes géantes et super-massives ont été détectées par microlentille, mais les premières sont plus faciles à détecter, ils ont fait valoir qu'il devait y avoir beaucoup moins de planètes géantes que les super-Terres.
Boss réfléchissait à ces découvertes alors qu'il était assis dans le hall d'un hôtel à Houston quand une nouvelle explication pour les quatre planètes de microlentille lui vint à l'esprit. Il avait précédemment montré que les étoiles naines rouges sont susceptibles de former rapidement des protoplanètes géantes gazeuses par le mécanisme d'instabilité du disque, par lequel le disque gazeux forme des bras en spirale et des protoplanètes auto-gravitationnelles qui deviendraient Jupiters en l'absence de toute interférence. Cependant, la plupart des étoiles se forment dans des régions où des étoiles O massives se forment éventuellement. Ces étoiles émettent d'immenses quantités de rayonnement ultraviolet (UV), ce qui élimine le gaz du disque autour des jeunes étoiles, exposant leurs protoplanètes externes aux UV et retirant leurs enveloppes gazeuses. En 2002, Boss et ses collègues de Carnegie, George Wetherill et Nader Haghighipour (maintenant à l'Université d'Hawaï), ont proposé cette explication pour former Uranus et Neptune, qui ont des masses similaires à celles des super-Terres.
"Je me suis rendu compte que parce que le décapage UV dépend de la masse de l'étoile centrale, les super-Terres devraient se trouver sur des orbites beaucoup plus petites autour d'une naine rouge qu'autour du Soleil", dit Boss. "Cette idée prédit naturellement que les naines rouges qui se forment près d'étoiles massives se retrouveront avec des super-Terres en orbite aux distances où les super-Terres ont été trouvées par microlentille." Les naines rouges qui se forment en l'absence d'étoiles massives ne subiront pas de décapage UV et formeront donc des planètes géantes gazeuses à ces distances, au lieu de super-Terre. Ces étoiles sont minoritaires, les naines rouges devraient donc être orbitées principalement par des super-Terres à des distances astéroïdes et au-delà. Cette prédiction concorde avec les détections de microlentilles à ce jour.
Il reste à voir si les prédictions théoriques de Boss seront vérifiées par les recherches de microlentille en cours et par les missions spatiales de détection des planètes prévues par la NASA et l'Agence spatiale européenne. La détermination des compositions des super-Terres sera un défi majeur avec des implications importantes pour leur habitabilité.
Source d'origine: communiqué de presse Carnegie
