Illustration d'artiste de la planète rocheuse autour du nain M Gliese 876. Crédit d'image: NSF. Cliquez pour agrandir.
Dans la ruée vers la terre connue sous le nom de chasse extrasolaire aux planètes, l'immobilier le plus prisé est annoncé comme «semblable à la Terre». Le lundi 13 juin, des scientifiques se sont précipités pour planter leur drapeau sur un morceau de roc brûlant en orbite autour d'une étoile rouge.
Cette planète nouvellement découverte représente environ sept fois la masse de la Terre, et donc la plus petite planète extrasolaire trouvée en orbite autour d'une séquence principale, ou étoile «naine» (les étoiles, comme notre soleil, qui brûlent de l'hydrogène).
Il existe des planètes encore plus petites qui existent au-delà de notre système solaire, mais elles ont le malheur d'encercler des pulsars, ces enveloppes en rotation rapide d'étoiles mourantes. On ne pense pas que ces planètes soient habitables à distance, en raison du rayonnement intense émis par les pulsars.
Les planètes de dix masses terrestres ou moins sont considérées comme rocheuses, tandis que les planètes plus massives sont probablement gazeuses, car leur gravité plus forte signifie qu'elles collectent et retiennent plus de gaz pendant la formation planétaire. 155 planètes extrasolaires ont été trouvées jusqu'à présent, mais la plupart d'entre elles ont des masses qui sont plus comparables à Jupiter gazeux qu'à la Terre rocheuse (Jupiter est 318 fois la masse de la Terre).
Bien que cette nouvelle planète soit annoncée comme semblable à la Terre en raison de sa masse relativement faible, les terriens ne voudraient pas y louer une maison de si tôt. D'une part, la maison allait fondre. Les températures de surface estimées pour cette planète - 200 à 400 degrés Celsius (400 à 750 degrés Fahrenheit) - sont dues à la distance proche de la planète de son étoile.
La planète réside à seulement 0,021 UA de l'étoile Gliese 876 (1 UA est la distance entre la Terre et le soleil) et complète une orbite en moins de deux jours terrestres. La planète la plus proche du soleil dans notre propre système solaire - le mercure brûlant - est près de 20 fois plus éloignée, en orbite à environ 0,4 UA.
"Parce que la planète est sur une orbite de deux jours, elle est chauffée à des températures semblables à celles d'un four, donc nous ne nous attendons pas à la vie", explique Paul Butler, membre de l'équipe scientifique de la Carnegie Institution de Washington.
Dans notre système solaire, la zone habitable - la région tempérée où l'eau pourrait exister sous forme liquide à la surface d'une planète - se situe approximativement entre 0,95 et 1,37 UA, ou entre les orbites de Vénus et de Mars. L'étoile Gliese 876 est environ 600 fois moins lumineuse que notre soleil, donc la zone habitable proposée est beaucoup plus proche, à peu près entre 0,06 et 0,22 UA.
À 0,021 UA, la nouvelle planète est trop proche de l'étoile pour être dans la zone habitable, et elle est également soumise à de plus grandes quantités de rayonnement de haute énergie comme la lumière ultraviolette et les rayons X. Alors que les naines rouges comme Gliese 876 émettent des niveaux d'UV inférieurs à ceux des étoiles comme notre soleil, elles émettent de violentes éruptions de rayons X.
Une autre complication d'une orbite aussi étroite est que la planète peut être verrouillée en marée, avec le même côté de la planète toujours face à l'étoile. À moins qu'il n'y ait une atmosphère substantielle pour distribuer la chaleur, un côté de la planète sera trop cuit tandis que l'autre restera froid.
Le Gliese 876 aurait environ 11 milliards d'années, ce qui le rend plus de deux fois plus vieux que notre soleil. Mais d'une certaine manière, Gliese est l'adolescent de l'adulte d'âge moyen de notre soleil. Les étoiles de classe G comme notre soleil vivent environ 10 milliards d'années, tandis que les naines rouges de classe M vivraient pendant 100 milliards d'années (plus vieilles que l'âge de l'univers!).
Geoff Marcy, membre de l'équipe scientifique de l'Université de Californie à Berkeley, explique que les étoiles M mettent beaucoup de temps à se refroidir et à se réduire à leur taille et luminosité principales. Il dit que si la planète a migré vers son orbite fermée actuelle, elle a probablement fait ce mouvement au cours des premiers millions d'années, puis a été soumise à beaucoup plus de radiations qu'aujourd'hui depuis des centaines de millions d'années.
Le Gliese 876 serait pauvre en métaux (pour un astronome, tout élément plus lourd que l'hydrogène et l'hélium est classé comme «métal»). La formation de planètes peut être liée à la métallicité de l'étoile, puisque l'étoile et les planètes se forment à partir du même matériau d'origine. Ainsi, une planète rocheuse comme la Terre, composée d'éléments tels que les silicates et le fer, devrait graviter autour d'une étoile riche en métaux.
Bien qu'il soit pauvre en métaux, Gliese 876 est un système à planètes multiples. Deux planètes géantes gazeuses sont connues pour orbiter autour de Gliese 876: la planète la plus à l'extérieur a presque le double de la masse de Jupiter et orbite à 0,21 UA; la planète moyenne représente environ la moitié de la masse de Jupiter, en orbite à 0,13 UA.
«L'ensemble du système planétaire est en quelque sorte une miniature de notre système solaire», explique Marcy. "L'étoile est petite, les orbites sont petites, et de plus près est la plus petite d'entre elles, tout comme l'architecture est dans notre propre système solaire, avec les plus petites planètes en orbite autour des géants."
Nous avons beaucoup plus de marge de manœuvre dans notre système solaire. Mercure est plus éloigné du soleil que les distances de toutes ces planètes réunies. Les planètes du système Gliese 876 sont si proches les unes des autres qu'elles interagissent gravitationnellement entre elles. Ce genre de tir à la corde gravitationnel a permis aux scientifiques de détecter les planètes en premier lieu.
Au cours d'une orbite, les planètes tireront gravitationnellement leur étoile de différents côtés. Les scientifiques mesurent le décalage résultant de la lumière des étoiles pour déterminer l'existence de planètes en orbite.
Pour en savoir plus sur la plus petite planète du Gliese 876, les scientifiques devraient utiliser une autre technique de chasse aux planètes appelée photométrie de transit. Cette méthode examine comment la lumière d'une étoile semble plonger lorsqu'une planète passe devant l'étoile depuis notre champ de vision. L'éclipse de la planète en orbite permet aux astronomes de déterminer la masse et le rayon de cette planète. Épingler ces chiffres indique la densité de la planète, ce qui suggère ensuite de quoi la planète est faite et si la planète est rocheuse ou gazeuse.
La photométrie de transit ne peut pas être utilisée pour nous dire quoi que ce soit sur les planètes en orbite autour de Gliese 876, car le système est incliné de 50 degrés de notre point de vue. Cet angle signifie que les planètes ne bloqueront aucune des étoiles qui atteignent la Terre.
Les naines rouges sont le type d'étoile le plus courant dans notre galaxie, comprenant environ 70% de toutes les étoiles. Pourtant, sur les 150 naines rouges qu'ils ont étudiées au fil des ans, Marcy et Butler n'ont trouvé que des planètes en orbite autour de deux d'entre elles. Parce que la plupart des planètes trouvées jusqu'à présent sont des géantes gazeuses, cela pourrait signifier que les naines rouges sont moins susceptibles d'héberger ce genre de mondes.
Marcy dit qu'ils continueront de surveiller Gliese 876 pour tout indice d'une quatrième ou cinquième planète. "Ce sera certainement l'une de nos stars préférées à partir de maintenant."
Une course vers la ligne d'arrivée
Le document de recherche décrivant cette découverte a été soumis à l'Astrophysical Journal. Les scientifiques affirment avoir reçu un rapport préliminaire favorable de l'arbitre, et ils s'attendent à ce que leur article soit accepté puis publié dans quelques mois. Au cours de la conférence de presse de lundi, les scientifiques ont été invités à expliquer pourquoi ils avaient décidé de publier leur découverte maintenant, avant que le document ne soit accepté pour publication. A-t-il été fait pour battre d'autres chasseurs de planètes qui pourraient être sur leurs talons?
Marcy a répondu qu'ils voulaient empêcher la fuite de la nouvelle de leur découverte. «Nous le savions il y a trois ans, nous l'avons suivi tranquillement, attentivement, en gardant le secret pendant que nous vérifions deux fois et trois fois. Il y a environ un mois, j'ai parlé avec Michael Turner ici, des gens de la NSF (National Science Foundation), et nous avons décidé ensemble que cette découverte était si extraordinaire, peut-être ce que vous appelleriez une étape importante dans la science planétaire, qu'il était difficile d'imaginer garder le couvercle sur cela pour beaucoup plus longtemps. Nous avons donc décidé que, plutôt que de le diffuser dans les médias, et d'être dribblé, avec un journal qui l'apprend tôt et ainsi de suite, il serait préférable d'annoncer rapidement cela. »
Marcy s'est ensuite lancé dans une défense pour expliquer pourquoi il pensait que leur conclusion était correcte, et il a été rapidement soutenu par ses collègues. Cependant, l'exactitude de leurs conclusions n'a pas été mise en doute. Peut-être que leur annonce précoce, combinée à la nécessité de garder le secret au préalable, témoigne de l'intense compétition qui a marqué la chasse aux planètes depuis le début.
La première découverte d'une planète extrasolaire a été annoncée le 5 octobre 1995 par Michel Mayor et Didier Queloz de l'Observatoire de Genève, et Marcy et Butler ont confirmé les observations la semaine suivante. Un exemple récent de la compétition pour saisir d'autres «premières» de planète extrasolaire s'est produit l'été dernier, lorsque le 25 août 2004, le maire, Nuno Santos, et ses collègues ont annoncé la découverte de la première planète extrasolaire de masse Neptune - à l'époque la plus petite extrasolaire planète connue pour orbiter autour d'une étoile semblable au soleil. Cette annonce est intervenue moins d'une semaine avant l'annonce de deux autres découvertes de planète de masse de Neptune par Marcy et Butler.
Le maire et ses collègues ont également étudié Gliese 876. Lors d'une conférence d'astronomie en juin 1998, le maire et Marcy ont chacun indépendamment annoncé la détection du géant gazier le plus massif en orbite autour de cette étoile. Marcy et Butler ont été les premiers à donner suite à cette découverte, annonçant la découverte de la deuxième planète géante gazeuse de l'étoile en 2001.
La mission Kepler, qui doit être lancée en juin 2008, recherchera des planètes terrestres en orbite autour d'étoiles lointaines. La mission définit une planète de la taille de la Terre comme étant comprise entre 0,5 et 2,0 masses terrestres, ou entre 0,8 et 1,3 diamètre de la Terre. Les planètes entre 2 et 10 masses terrestres, comme la planète annoncée lundi, sont définies comme de grandes planètes terrestres.
Source d'origine: NASA Astrobiology
