Illustration d'artiste de la planète rocheuse autour du nain M Gliese 876. Crédit d'image: NSF. Cliquez pour agrandir.
Faisant un grand pas en avant dans la recherche de planètes semblables à la Terre au-delà de notre propre système solaire, une équipe d'astronomes a annoncé la découverte de la plus petite planète extrasolaire encore détectée. Environ sept fois et demie aussi massive que la Terre, avec environ deux fois le rayon, elle peut être la première planète rocheuse jamais trouvée en orbite autour d'une étoile normale pas très différente de notre Soleil.
Les près de 150 autres planètes extrasolaires découvertes à ce jour autour d'étoiles normales étaient plus grandes que Uranus, un géant de glace d'environ 15 fois la masse de la Terre.
"Nous repoussons sans cesse les limites de ce que nous pouvons détecter, et nous nous rapprochons de plus en plus de la découverte de la Terre", a déclaré Steven Vogt, membre de l'équipe, professeur d'astronomie et d'astrophysique à l'Université de Californie à Santa Cruz.
"Les résultats d'aujourd'hui sont une étape importante vers la réponse à l'une des questions les plus profondes que l'humanité puisse poser: sommes-nous seuls dans l'univers?" a déclaré Michael Turner, chef de la direction des sciences mathématiques et physiques à la National Science Foundation, qui a fourni un financement partiel pour la recherche.
La «super-Terre» nouvellement découverte orbite autour de l'étoile Gliese 876, située à seulement 15 années-lumière en direction de la constellation du Verseau. Cette étoile possède également deux planètes plus grandes, de la taille de Jupiter. La nouvelle planète tourne autour de l'étoile en seulement deux jours et est si proche de la surface de l'étoile que sa température dépasse probablement 400 à 750 degrés Fahrenheit (200 à 400 degrés Celsius) - des températures de type four bien trop chaudes pour la vie car nous sachez le.
Néanmoins, la capacité de détecter la minuscule oscillation que la planète induit dans l'étoile donne aux astronomes la certitude qu'ils seront capables de détecter des planètes rocheuses encore plus petites sur des orbites plus hospitalières pour la vie.
"Il s'agit de la plus petite planète extrasolaire jamais détectée et la première d'une nouvelle classe de planètes rocheuses terrestres", a déclaré Paul Butler, membre de l'équipe de la Carnegie Institution de Washington. "C'est comme le plus grand cousin de la Terre."
L'équipe mesure une masse minimale pour la planète de 5,9 masses terrestres, en orbite autour de Gliese 876 avec une période de 1,94 jours à une distance de 0,021 unités astronomiques (AU), soit 2 millions de milles.
Bien que l'équipe n'ait aucune preuve directe que la planète est rocheuse, sa faible masse l'empêche de retenir des gaz comme Jupiter. Trois autres planètes rocheuses supposées ont été signalées, mais elles tournent autour d'un pulsar, le cadavre éclatant d'une étoile explosée.
"Cette planète répond à une question ancienne", a déclaré le chef d'équipe Geoffrey Marcy, professeur d'astronomie à l'Université de Californie à Berkeley. «Il y a plus de 2 000 ans, les philosophes grecs Aristote et Épicure se sont demandé s'il existait d'autres planètes semblables à la Terre. Maintenant, pour la première fois, nous avons des preuves d'une planète rocheuse autour d'une étoile normale. »
Marcy, Butler, l'astronome théorique Jack Lissauer de la NASA / Ames Research Center, et le chercheur post-doctoral Eugenio J. Rivera des Observatoires de l'Université de Californie / Lick Observatory à UC Santa Cruz ont présenté leurs conclusions aujourd'hui (lundi 13 juin) lors d'une presse conférence à NSF à Arlington, Va.
Leurs recherches, menées à l'Observatoire de Keck à Hawaï, ont été soutenues par la NSF, la National Aeronautics and Space Administration, l'Université de Californie et la Carnegie Institution de Washington.
Un article détaillant les résultats a été soumis à The Astrophysical Journal. Les coauteurs de l'article sont Steven Vogt et Gregory Laughlin du Lick Observatory de l'Université de Californie à Santa Cruz; Debra Fischer de l'Université d'État de San Francisco; et Timothy M. Brown du NSF National Center for Atmospheric Research à Boulder, Colorado.
Gliese 876 (ou GJ 876) est une petite étoile rouge connue sous le nom de nain M? le type d'étoile le plus courant dans la galaxie. Elle est située dans la constellation du Verseau et, à environ un tiers de la masse du soleil, est la plus petite étoile autour de laquelle des planètes ont été découvertes. Butler et Marcy y ont détecté la première planète en 1998; il s'est avéré être un géant gazeux environ deux fois la masse de Jupiter. Puis, en 2001, ils ont signalé une deuxième planète, une autre géante gazeuse d'environ la moitié de la masse de Jupiter. Les deux sont sur des orbites résonnantes, la planète extérieure prenant 60 jours pour orbiter autour de l'étoile, deux fois la période de la planète géante intérieure.
Lissauer et Rivera ont analysé les données de Keck sur le système Gliese 876 afin de modéliser les mouvements inhabituels des deux planètes connues, et il y a trois ans, il y a eu une idée qu'il pourrait y avoir une troisième planète plus petite en orbite autour de l'étoile. En fait, s'ils n'avaient pas pris en compte l'interaction résonnante entre les deux planètes connues, ils n'auraient jamais vu la troisième planète.
"Nous avions un modèle pour les deux planètes interagissant l'une avec l'autre, mais lorsque nous avons examiné la différence entre le modèle à deux planètes et les données réelles, nous avons trouvé une signature qui pourrait être interprétée comme une troisième planète", a déclaré Lissauer.
Un modèle à trois planètes a toujours donné un meilleur ajustement aux données, a ajouté Rivera. "Mais parce que le signal de cette troisième planète n'était pas très fort, nous avons été très prudents quant à l'annonce d'une nouvelle planète jusqu'à ce que nous ayons plus de données", a-t-il déclaré.
Les améliorations récentes apportées au spectromètre haute résolution du télescope Keck (HIRES) ont fourni de nouvelles données cruciales. Vogt, qui a conçu et construit HIRES, a travaillé avec le personnel technique des UC Observatories / Lick Observatory Laboratories à UC Santa Cruz pour mettre à niveau les détecteurs CCD (dispositif à couplage de charge) du spectromètre en août dernier.
"Ce sont les données de plus grande précision des HIRES mis à niveau qui nous donnent confiance dans ce résultat", a déclaré Butler.
L'équipe dispose désormais de données convaincantes pour la planète en orbite très proche de l'étoile, à une distance d'environ 10 rayons stellaires. C'est moins d'un dixième de la taille de l'orbite de Mercure dans notre système solaire.
"Sur une orbite de deux jours, il fait environ 200 degrés Celsius trop chaud pour l'eau liquide", a déclaré Butler. «Cela tend à nous conduire à la conclusion que la composition la plus probable de cette chose est comme les planètes intérieures de ce système solaire? une roche nickel-fer, une planète rocheuse, une planète terrestre. "
"La masse de la planète pourrait facilement conserver une atmosphère", a noté Laughlin, professeur adjoint d’astronomie à l’UC Santa Cruz. «Elle serait toujours considérée comme une planète rocheuse, probablement avec un noyau de fer et un manteau de silicium. Il pourrait même avoir une couche d'eau dense et humide. Je pense que ce que nous voyons ici est quelque chose qui est intermédiaire entre une vraie planète terrestre comme la Terre et une version chaude des géants des glaces Uranus et Neptune. "
Associés à un logiciel informatique amélioré, les nouveaux détecteurs CCD (dispositif à couplage de charge) conçus par cette équipe pour le spectromètre HIRES de Keck peuvent désormais mesurer la vitesse Doppler d'une étoile à moins d'un mètre par seconde? vitesse de marche humaine? au lieu de la précision précédente de trois mètres par seconde. Cette sensibilité améliorée permettra à l'équipe de chasse aux planètes de détecter l'effet gravitationnel d'une planète semblable à la Terre dans la zone habitable des étoiles naines M comme Gliese 876.
"Nous poussons un tout nouveau régime à Keck pour atteindre une précision d'un mètre par seconde, tripler notre ancienne précision, qui devrait également nous permettre de voir des planètes de la masse terrestre autour d'étoiles semblables au soleil dans les prochaines années", a déclaré Butler.
"Notre équipe de l'UC Santa Cruz et de l'Observatoire de Lick a effectué une énorme quantité de travaux optiques et techniques et de détecteurs pour faire du télescope Keck un chasseur de planètes rocheuses, le meilleur au monde", a ajouté Marcy.
Lissauer est également excité par un autre exploit rapporté dans le document soumis au journal. Pour la première fois, lui, Rivera et Laughlin ont déterminé l'inclinaison de la ligne de visée de l'orbite du système stellaire uniquement à partir de l'oscillation Doppler observée de l'étoile. À l'aide de modèles dynamiques de la façon dont les deux planètes de la taille de Jupiter interagissent, ils ont pu calculer les masses des deux planètes géantes à partir des formes observées et des taux de précession de leurs orbites ovales. La précession est la rotation lente de l'axe long de l'orbite elliptique d'une planète.
Ils ont montré que le plan orbital est incliné de 40 degrés par rapport à notre ligne de visée. Cela a permis à l'équipe d'estimer la masse la plus probable de la troisième planète à sept masses et demie de la Terre.
"Il y a plus de modélisation dynamique impliquée dans cette étude que toute étude précédente, beaucoup plus", a déclaré Lissauer.
L'équipe prévoit de continuer à observer l'étoile Gliese 876, mais est impatiente de trouver d'autres planètes terrestres parmi les 150 planètes naines M ou plus qu'elles observent régulièrement avec Keck.
"Jusqu'à présent, nous ne trouvons presque aucune planète de masse Jupiter parmi les étoiles naines M que nous observons, ce qui suggère qu'au lieu de cela, il y aura une grande population de planètes de masse plus petites", a noté Butler.
Source d'origine: Communiqué de presse du Carnegie Institute
