Des mondes anciens en orbite autour de l'étoile de Kapteyn

Jeudi, 12 juin 2014

Une équipe internationale menée par un chercheurs de l'université Queen Mary à Londres et à laquelle contribue un chercheur du Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (CNRS/UM2) vient d'annoncer la découverte de deux nouvelles planètes en orbite autour de l'étoile de Kapteyn, un astre du voisinage solaire âgée de 11,5 milliards d'années (quand la Terre n’en a que 4,5). Une de ces planètes se situe à une distance appropriée de son étoile pour que de l'eau puisse y exister à l'état liquide en surface, ce que les astronomes appellent la "zone habitable". Cette découverte se base sur des données obtenues avec le spectromètre HARPS de l'ESO à l'observatoire de La Silla au Chili, complétées par  des données issues de deux autres spectromètres de haute précision : HIRES à l'observatoire Keck, et PFS au télescope Magellan de l'observatoire de Las Campanas. Les travaux sont à paraître dans MNRAS Letters.

La planète, nommée Kapteyn b, est une "super Terre" c'est-à-dire que sa masse est égale à plusieurs fois celle de la Terre. À l'instar de Kepler-186f, la planète de taille similaire à la Terre découverte récemment (voir la nouvelle), Kapteyn orbite dans la zone habitable d'une étoile naine rouge c'est-à-dire un astre moins massif et beaucoup moins lumineux que le Soleil. Mais alors que Kepler-186 est située à environ 500 années-lumière de la Terre, l'étoile de Kapteyn se trouve à seulement 13 années-lumière de nous, dans le proche voisinage solaire.


Ce graphe montre les zones habitables du soleil et de Kapteyn. On peut voir que la zone habitable du soleil est pus éloignée, mais plus vaste que celle de Kapteyn. Cette différence s'explique par la différence de taille et de luminosité de ces 2 étoiles. La zone habitable du soleil contient la Terre et Mars et celle de Kapteyn n'en contient qu'une : Kapteyn b.

La deuxième particularité du système de Kapteyn est son histoire singulière. L'étoile de Kapteyn s'est probablement formée dans une galaxie naine qui a été absorbée par la Voie Lactée, propulsant ainsi l'étoile de Kapteyn sur une orbite elliptique et inclinée du halo galactique. On pense que le résidu du coeur de la galaxie naine est Omega du Centaure, un amas globulaire distant de 16 000 années-lumière de la Terre qui contient des centaines de milliers d'étoiles. L'appartenance de Kapteyn à cette galaxie naine indique que le système de Kapteyn serait âgé de 11,5 milliards d'années (le système solaire n’en a que 4,5), quand le Big Bang remonte lui à 13,7 milliards d'années ; un ancêtre en somme.


L'étoile de Kapteyn et ses planètes proviennent probablement d'une galaxie naine qui a été absorbée par la Voie Lactée. Kapteyn fait désormais partie du halo galactique, un nuage étendu d’étoiles en orbite elliptique autour de notre galaxie la voie lactée. © University of California - Irvine : Victor Robles, James Bullock and Miguel Rocha

Ces observations ont été menées avec le spectromètre HARPS. Les astronomes ont utilisé la « méthode des vitesses radiales » : ils détectent – grâce à l'effet Doppler - des variations périodiques de la vitesse de l'étoile qui tracent la présence de planètes. A titre de comparaison, la détection de Kepler-186f s'est faite avec une méthode différente : la « méthode des transits » (on détecte une baisse de luminosité apparente de l'étoile à chaque fois que la planète passe devant son étoile).

En plus...

Découverte à la fin du 19ème siècle et portant le nom de son découvreur (Jacobus Kapteyn), l’étoile de Kapteyn est la seconde étoile au mouvement propre le plus élevé du ciel et appartient au halo galactique, un nuage étendu d’étoiles en orbite elliptique autour de notre galaxie la voie lactée. Ayant seulement un tiers de la masse du soleil, cette naine rouge peut être vue avec un télescope amateur dans la constellation du peintre dans l’hémisphère sud.

>> Une animation est visible ici qui montre le déplacement elliptique du halo Omega du Centaure et celui de Kapteyn au sein de celui-ci (© University of California - Irvine : Victor Robles, James Bullock and Miguel Rocha).

Un grand âge qui inspire

Les particularités de la planète et en particulier son grand âge, ont inspiré l'auteur de science-fiction Alastair Reynolds qui a écrit la nouvelle de fiction "Sad Kapteyn" pour célébrer l'annonce de cette découverte (en anglais).

Source(s): 

« Two planets around Kapteyn's star : a cold and a temperate super-Earth orbiting the nearest halo red-dwarf », Guillem Anglada-Escudé et Al., MNRAS Letters, Juin 2014.

Contacts :

Julien Morin l T 04 67 14 40 42 I julien [dot] morin [at] univ-montp2 [dot] fr

La reprise des actualités du site est autorisée avec la mention "Source : Actualités du CNRS-INSU" et un lien pointant sur la page correspondante.