Une super-Terre, mais avec une atmosphère inhospitalière

- communiqué de presse

Une équipe internationale[1], comprenant des astronomes du Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (INSU-CNRS, Université Joseph Fourier, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble) vient de détecter une super-Terre autour de l'étoile Gliese 1214. Cette planète est  la seconde super-Terre, après CoRoT7b, pour laquelle le rayon et la masse ont pu être mesurés et sa composition déduite. Avec une masse de 6 fois celle de la Terre elle serait constituée par une majorité d'eau sous forme de glace et serait dotée d'une épaisse atmosphère composée d'hydrogène et d'hélium, donc pas propice au développement de toute forme de vie. Ce résultat pose la question du type de planète pouvant abriter la vie. Cette découverte est publiée dans la revue Nature du 17/12/2009.

L'étoile Gliese 1214 est cinq fois plus petite que le Soleil, trois cents fois moins lumineuses, avec une température de surface d'environ 3 000 degrés, et elle est à une distance de 40 années-lumière de nous. C'est en observant cette étoile avec le système MEarth américain qui utilise 8 télescopes automatiques de 40 cm de diamètre installé sur le Mont Hopkins en Arizona, qu'une exoplanète a été détectée grâce à la méthode des transits[2]. Son existence a été confirmée et sa masse déterminée grâce aux mesures des  vitesses radiales faites avec l'instrument HARPS[3] installé au télescope européen de 3,6m de l'ESO à La Silla au Chili.

Gliese 1214b est 6,5 fois plus massive que la Terre. Il s'agit donc d'une super-Terre, la  seconde détectée comme éclipsant partiellement son étoile à chaque orbite, ce qui permet une mesure directe de son rayon équivalent à 2,7 fois celui de notre Terre. La première super-Terre découverte par la méthode des transits le fut par le satellite CoRoT du CNES : CoRoT-7b[4].

Gliese 1214b fait le tour de son étoile en seulement 38 heures et est 60 fois plus près de son étoile que notre Terre du Soleil. Avec ces différents éléments et les modèles existants, les astronomes en ont déduit que cette exoplanète devrait être composée de fer et de silice avec une grande quantité d'eau sous forme de glace, le tout étant entouré d'une atmosphère constituée d'hydrogène et d'hélium.

Dessin d’artiste représentant la super-Terre passant devant son étoile Gliese 1214. © ESO/L. Calçada.

La température à la surface de l'exoplanète serait d'environ 200°C et l'étoile ayant un âge compris entre 5 et 10 milliards d'années, cette atmosphère ne serait pas une atmosphère primordiale et pourrait provenir du dégazage ou de la photodissociation des matériaux de l'exoplanète.

Les deux super-Terres, pour lesquelles les masses et rayons ont pu être mesurés, sont très différentes l'une de l'autre. Si elles ont toutes les deux des masses similaires, le rayon de Gliese 1214b est beaucoup plus important que celui de CoRoT-7b, impliquant des compositions différentes. Les planètes de type super-Terre occupent une gamme de masses intermédiaires entre celles des planètes telluriques telles que la Terre et Vénus et celles des planètes géantes de glace telles que Neptune et Uranus. Ce type de planètes n'est pas présent dans notre système solaire et nous ne savons pas dans quelles mesures elles sont aptes à héberger la vie (et dans quelle mesure elles devront être des cibles pour les futurs programmes de recherche de trace de vie). Pour cela, il faudrait que leurs atmosphères soient d'un type proche de celle de la Terre, ce qui n'est pas le cas de Gliese 1214b, qui possède une atmosphère beaucoup trop épaisse du type de celle de Neptune.

L'analyse de cette atmosphère récemment formée va être facilitée par le fait que Gliese 1214b est proche de nous et qu'orbitant autour d'une petite étoile, les transits donnent beaucoup plus d'information sur les paramètres physiques de l'exoplanète. Dans les années à venir les études observationnelles qui seront menées sur Gliese 1214b vont nous révéler beaucoup d'éléments sur la composition des atmosphères des super-Terres.

[1] Font partie de cette équipe :

• D. Charbonneau, Z. K. Berta, J. Irwin, C. J. Burke, P. Nutzman, D. W. Latham, R. A. Murray-Clay, M. J. Holman, E. E. Falco; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA.
• L. A. Buchhave; Niels Bohr Institute, Danemark.
• C. Lovis, S. Udry, D. Queloz, F. Pepe, M. Mayor; Observatoire de Genève, Suisse.
• X. Bonfils, X. Delfosse, T. Forveille Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG, INSU-CNRS, Université Joseph Fourier, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble), France.
• J. N. Winn, Massachusetts Institute of Technology, USA.

L'équipe française du LAOG est experte dans la mesure des vitesses radiales et notamment pour les étoiles de faibles masses (naines rouges).

[2] Passage de la planète entre nous et l'étoile et donc diminution de la lumière provenant de l'astre due à cette occultation.

[3] HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) est un spectrographe haute résolution pour la recherche d'exoplanètes. Le consortium international qui l'a construit était piloté par l'Observatoire de Genève et comprenait l'Observatoire de Haute Provence (INSU-CNRS), l'Université de Berne en Suisse, le Service d'Aéronomie (INSU-CNRS) et l'ESO.

[4] Cette exoplanète est une super-Terre où règne une température d'environ 2 000°C. Elle est donc couverte de lave ou de vapeur d'eau. Voir communiqué de presse INSU-CNRS.

Contact(s):

• Xavier Delfosse, LAOG
  delfosse [at] obs [dot] ujf-grenoble [dot] fr, 04 76 63 55 10
• Xavier Bonfils, LAOG
  xbonfils [at] obs [dot] ujf-grenoble [dot] fr, 04 76 51 42 06

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