Systèmes Extrasolaires...

Le satellite Spitzer a découvert qu’il n’y a pas de méthane sur une exoplanète qualifiée de "Neptune chaude". Or, en théorie, ces planètes géantes proches de leur étoile (donc chaudes) possèdent cet ingrédient dans leur atmosphère. Spitzer a ausculté la planète GJ 436b dans l'infrarouge. Bilan : du monoxyde de carbone (CO) mais pas de méthane, annonce l'équipe de Joseph Harrington (université de Floride).

La découverte, totalement inattendue, est un vrai casse-tête pour les astronomes, forcés de revoir leur théorie sur la composition des "Neptune chaudes". Pour obtenir ce résultat, l'équipe de Floride a observé la planète quand elle passe devant son étoile, puis derrière celle-ci. En soustrayant le second signal au premier, on obtient le rayonnement propre de la planète, dont on déduit la composition de l’atmosphère.

GJ 436b est située à 33 années-lumière de nous, dans la constellation du Lion. C'est la plus petite exoplanète ainsi auscultée. En attendant que nous puissions explorer l’atmosphère d'une Terre extrasolaire...

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/evenement/5245_l-atmosphere-dune-neptune-extrasolaire-surprend

Pour la première fois, les astronomes ont vu deux planètes passer devant leur étoile. Ces deux astres, Kepler 9b et Kepler 9c, tournent respectivement en 19 et 39 jours autour de Kepler 9, une étoile de type solaire située à 2200 années-lumière dans la constellation de la Lyre. Toutes deux sont des géantes gazeuses de la taille de Saturne.

Double éclipse par les planètes
Lorsqu'elles passent devant leur étoile, ces planètes diminuent la luminosité de celle-ci. Ce phénomène a permis leur détection par l'équipe de Matthew Holman, du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, avec le satellite Kepler de la Nasa. Les astronomes ont par ailleurs observé des irrégularités dans les passages des planètes devant l'étoile, comme le montre la vidéo ci-dessous. C'est le signe qu'elles ont l'une sur l'autre une influence gravitationnelle qui peut ralentir ou accélérer leur course.

Une découverte confirmée
Le nouveau système a été confirmé par une autre méthode, celle de la vitesse radiale (en observant le balancement de l'étoile dû à l'influence gravitationnelle des planètes) avec le télescope de 10m Keck (Hawaï). Ces mesures ont permis de déduire la masse de Kepler 9b et 9c: respectivement 80 et 54 fois celle la Terre.

Couplée à la taille, établie d'après la baisse de luminosité de l'étoile lors des transits, la masse va permettre de déduire la densité des deux nouvelles planètes et de construire des modèles de leur structure interne.

Systèmes planétaires multiples
De nombreux systèmes extrasolaires multiples ont déjà été détectés. Très récemment, une équipe de l'Observatoire austral européen a annoncé avoir détecté cinq, voire sept planètes autour de HD10180. Mais c'est la première fois qu'on observe un système passant devant son étoile.

Le système de Kepler 9 pourrait également comporter une troisième planète, celle-ci, de seulement 1,5 fois le rayon de notre planète. Elle tournerait en seulement 1,6 jour autour de son étoile. Mais des mesures supplémentaires sont nécessaires pour la confirmer.

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/5822

La géante gazeuse Upsilon Andromedae b est une planète dont la région la plus chaude semble bizarrement décalée. Upsilon Andromedae b se trouve très près de son étoile, elle en fait le tour en seulement 4,5 jours. Conséquence de cette proximité extrême, elle est en rotation synchrone, ce qui signifie que la planète présente toujours la même face à son étoile.

Surchauffe à la limite jour-nuit
Par son rayonnement, l'étoile surchauffe l'exoplanète. En toute logique, la zone la plus chaude de l'exoplanète devrait être le centre de l'hémisphère qui fait face à l'étoile. Or, les mesures montrent que c'est à la limite entre l'hémisphère éclairé et l'hémisphère nocturne qu'elle se situe. C'est un peu comme si, sur la Terre, le moment le plus chaud de la journée survenait au coucher ou au lever du Soleil.

Une planète épiée par le télescope Spitzer
Ce résultat a été obtenu grâce à des observations réalisées en février 2009 avec le télescope Spitzer, déjà employé plusieurs fois pour étudier en détail les exoplanètes. Ian Crossfield, de l'Université de Californie Los Angeles, et ses collègues ont mesuré les variations de luminosité du système au fil des révolutions de la planète.

La luminosité aurait dû être maximale au moment où la planète présentait son hémisphère éclairé à la Terre, et minimale quand elle lui présentait son hémisphère dans l'ombre. Mais c'est lors de la phase intermédiaire que le système était le plus lumineux.

Les chercheurs n'expliquent pas ce phénomène. Ils estiment néanmoins que des vents supersoniques pourraient être à l'origine du déplacement du point chaud.

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6150

Des astronomes européens ont détecté une exoplanète en orbite autour d’une étoile provenant d'une autre galaxie. Une première ! L’étoile en question est bel et bien située dans notre galaxie, la Voie Lactée, mais elle appartient au courant ''de Helmi'', un groupe d'étoiles originaires d'une galaxie naine, ''engloutie'' par la Voie Lactée voici 6 à 9 milliards d'années

Autour d’une étoile mourante
Sa planète, baptisée HIP13044b, est un peu plus massive que Jupiter. Elle a été détectée par la méthode des vitesses radiales avec le télescope de 2,2m de l'observatoire de La Silla (ESO), installé au Chili. La nouvelle exoplanète revêt une caractéristique singulière. Elle tourne autour d'une étoile en phase de géante rouge, c'est-à-dire un astre qui a brûlé tout l'hydrogène de son cœur et entame maintenant ses réserves d'hélium. De fait, l’étoile a gonflé démesurément pour atteindre 100 fois son rayon d'origine. Au cours de ce processus, elle a probablement déjà englouti d'éventuelles planètes et elle flirte désormais avec HIP13044b, qui boucle une révolution en seulement 16 jours.

Née dans une autre galaxie
Est-il possible que la planète se soit formée avec le matériau expulsé par l'étoile lors de la phase de géante rouge ? ''C'est peu probable, répond Rainer Klement, l'un des auteurs de la découverte, astronome au Max Planck Institute (Allemagne). La masse expulsée durant cette phase est trop faible pour expliquer la formation d'une planète géante. Nous pensons donc que la planète est née voici plusieurs milliards d'années dans la galaxie naine, avant que celle-ci fusionne avec la Voie lactée.''

Privée d'éléments lourds
Autre élément intrigant: l'étoile ne contient presque pas d'éléments chimiques lourds (plus lourds que l'hydrogène et l'hélium). Or, ce sont précisément ces éléments qui constituent les planètes. Cette énigme bouscule la théorie de formation planétaire en vigueur. La Voie lactée est actuellement en train d'engloutir la galaxie naine du Sagittaire, comme le montre cette animation de leurs interactions. Des courants d'étoiles, provenant de cette galaxie, ont été identifiés.

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6304

La super-Terre GJ1214b, située à 40 années-lumière et à peine trois fois plus grosse que notre planète, est peut-être baignée de vapeur. C'est l'une des deux hypothèses retenues par Jacob Bean, Eliza Miller-Ricci Kempton et Derek Homeir pour expliquer leurs observations au Very Large Telescope (VLT). Grâce à l'instrument FORS2, ces trois astrophysiciens viennent de réaliser le tout premier coup de sonde dans l'atmosphère d'une exoplanète comparable (en masse) à la Terre, découverte il y a moins d'un an.

Ce n'est pas une mini-Neptune
Premier constat: la planète de 6,5 masses terrestres n'est sans doute pas un modèle réduit d'Uranus ou de Neptune, comme sa faible densité le laissait penser. Les astronomes ont étudié l'altération de la lumière de l'étoile par l'atmosphère de la planète, quand celle-ci passe devant son soleil.
Résultat: GJ1214b ne montre aucune signature chimique. Elle n'est donc probablement pas composée d'hydrogène, contrairement aux planètes gazeuses du Système solaire. Sinon, ce gaz léger aurait produit une atmosphère très dilatée, dans laquelle le VLT, avec ses 8,2 m de diamètre, aurait « lu » facilement.

Une planète-océan ?
L'existence d'une atmosphère de vapeur d'eau, en revanche, serait « en accord avec nos mesures », précisent Jacob Bean et ses collègues, dans la revue Nature du 2 décembre 2010. La sensibilité du VLT n'est pas suffisante pour repérer les faibles signatures chimiques d'une telle atmosphère, composée de molécules relativement lourdes, donc moins étendue et plus difficile à analyser qu'une atmosphère d'hydrogène.

Justement, « une atmosphère composée essentiellement d'eau est une composante des modèles de planète-océan », soulignent les chercheurs. GJ1214b serait-elle donc essentiellement composée d'eau et de glace, comme cela a été suggéré dès sa découverte ?

Des observations programmées avec Hubble
Ce n'est pas encore certain, car il reste une manière de concilier l'existence d'une vaste atmosphère d'hydrogène avec l'absence de signatures chimiques. « La planète peut posséder une couche de nuages ou de brume à haute altitude, obscurcissant les régions les plus basses de son atmosphère », reprennent Jacob Bean et ses collègues. Dans le Système solaire, c'est ce qui se passe pour Vénus ou le satellite Titan. Alors pourquoi pas pour GJ1214b ?

Pour en avoir le cœur net, il faudrait observer la super-Terre dans des longueurs d'onde où cette brume deviendrait transparente. Ces observations sont déjà programmées avec le télescope spatial Hubble. Inutile de dire qu'elles sont attendues avec impatience ! Pour en savoir plus sur les planètes extrasolaires, écoutez cette série de podcasts avec Alain Lecavelier des Étangs, de l'Institut d'astrophysique de Paris.

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6376

Comment quatre planètes une dizaine de fois plus massives que Jupiter ont-elles pu naître autour de la même étoile ? En 2008, le Canadien Christian Marois et ses collègues avaient réussi l'exploit de photographier trois planètes géantes à 24, 38 et 68 unités astronomiques (UA) de l'étoile HR 8799. Par la même méthode, cette fois à l'aide du télescope Keck, ils annoncent en avoir découvert une autre de 5 à 13 masses joviennes, en orbite à seulement 14,5 UA de son soleil.

Un système solaire improbable
Problème, « Ce système solaire ne devrait pas exister », commente l'astrophysicien Laird Close dans la revue Nature du 8 décembre. Car si ces quatre planètes tournent à des distances comparables au rayon des orbites de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, elles sont si massives qu'aucun des deux principaux modèles de formation planétaire ne parvient à expliquer leur présence.

La fragmentation sous son propre poids du disque qui a entouré la jeune HR 88799 pourrait expliquer l'existence des trois planètes extérieures, mais pas de la petite dernière. L'autre modèle - l'accumulation de gaz autour d'un noyau rocheux - peut à la limite expliquer l'existence de la nouvelle planète, mais pas celle des trois autres !

Des planètes voyageuses ?
En fait, « il est possible qu'un mécanisme ait dominé l'autre, et qu'ensuite les planètes aient migré jusqu'à leur position actuelle », avancent les chercheurs. C'est d'autant plus plausible que le disque de débris qui entoure encore l'étoile est particulièrement massif, ce qui suggère que le disque protoplanétaire où sont nées les planètes l'était aussi. Or ce sont bien ces disques qui entretiennent la migration des planètes...

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6417

Grâce à un nouveau site participatif, les internautes du monde entier ont la possibilité d'aider les chercheurs à découvrir des planètes extrasolaires.

Fouiller dans les données de Kepler
Le site www.planethunters.org vous invite à analyser les données récoltées par l'observatoire Kepler, en orbite depuis 2009, afin de déceler des signes de transits planétaires.

Kepler mesure la luminosité de 100 000 étoiles dans les constellations de la Lyre et du Cygne. Pour une étoile donnée, il relève des centaines de points qui dessinent une courbe de lumière. Lorsque l'étoile est éclipsée par une planète, sa luminosité chute légèrement.

A la recherche des plus petits transits
Ce sont précisément ces baisses de luminosité qu'il vous faudra repérer sur les courbes. Le challenge, c'est bien sûr de repérer les plus faibles, qui correspondent aux plus petites planètes.

Tout comme galaxy zoo, planethunters.org a été crée dans le cadre de zoouniverse, vaste projet participatif. Les internautes qui auront découvert des transits seront cités dans les papiers scientifiques !

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6447

La Nasa et le Jet Propulsion Laboratory vous proposent de construire votre propre planète autour de l'étoile de votre choix.

Créateur de planètes mode d'emploi
Pour jouer au créateur planétaire, c'est extrêmement simple: rendez-vous sur le site Extreme Planet Makeover. Même s'il est en anglais, vous n'avez que cinq critères à manipuler avec les curseurs situés au bas de l'écran.

Ces paramètres sont:

- la distance par rapport à l'étoile
- la taille de la planète
- le type d'étoile autour de laquelle elle tourne: F, G ou M - F étant la plus chaude et M la plus froide, le Soleil étant de type G.
- l'âge de la planète
- un modèle de planète pour construire votre planète (la Terre, Mars ou l'exoplanète Gliese 581d, tournant autour d'une étoile naine rouge).

Une fois votre monde validé par un clic sur l'icône en forme d'appareil photo, vous pouvez en conserver un émouvant souvenir au format jpg ! En passant la souris sur votre planète enfin bâtie, une fenêtre de texte vous explique quel environnement vous avez créé: enfer brûlant, désert glacé, planète-océan... ou paradis... sur Terre !

Comprendre les exoplanètes
Le jeu est limité, mais il permet de découvrir quels types d'exoplanètes sont connus à ce jour, et quels mondes les astronomes s'attendent à trouver. Le site propose d'ailleurs une galerie d'images, représentant les créations des internautes, permettant de comparer votre planète à d'autres. Le projet Extreme Planet Makeover est une création du Laboratoire planétaire virtuel de la Nasa.

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6548

Grâce au satellite américain Kepler, les astronomes ont découvert à 560 années-lumière, dans la constellation du Cygne, une extraordinaire planète extrasolaire solide. Avec un diamètre égal à 1,4 fois celui de la Terre, Kepler 10b (c'est son nom) est forcément rocheuse. Mais sa masse 4,6 fois supérieure à celle de notre planète, sa densité est celle... du bronze !

Une planète collée à son étoile
Kepler 10b a été repérée dès le mois de mai 2009 autour d'une étoile de masse et de taille similaires au Soleil, mais âgée de plus de 11 milliards d'années (contre 4,5 pour le Soleil), à une distance de 560 années-lumière.

Le satellite Kepler a enregistré que la luminosité de l'étoile, appelée Kepler 10, baissait très légèrement tous les 0,84 jour, signe qu'une planète passait devant elle en suivant cette période. Les lois de la mécanique céleste ont permis de calculer que cette planète se trouve à une distance de son étoile 20 fois moindre que Mercure ne l'est du Soleil: seulement 4,4 millions de km. Pour comparaison, la Terre gravite à 150 millions de km du Soleil.

Un monde de métal en fusion
Kepler 10b est donc un monde surchauffé dont l'hémisphère éclairé est porté à une température de 2500°C. Avec une telle chaleur, les gaz et les silicates (les roches) se sont « évaporés » depuis longtemps. Il ne reste donc que les métaux, qui sont les éléments les plus lourds. La planète affiche une masse volumique record de 8,8 g/cm3, soit celle du bronze ! Dans le Sytème solaire, Mercure détient le record avec 5,4 g/cm3.

La surface exposée à la lumière de l'étoile doit ressembler à un champ de lave. Sauf que le fluide est du métal et non pas de la roche. L'hémisphère nocturne doit être plus froid et peut-être en partie solidifié. Il s'agit d'un enfer sur lequel aucune forme de vie n'a évidemment la moindre chance d'exister.

Une planète énigmatique
Reste à comprendre la véritable nature d'un tel astre. S'agit-il d'une grosse planète tellurique qui aurait perdu ses roches à cause de la chaleur de son étoile ? Est-ce le cœur d'une géante gazeuse qui a été dépouillée de tous ses éléments légers par le rayonnement stellaire ? Ou est-ce une planète d'un genre nouveau, qui s'est formée uniquement à partir d'éléments très lourds dans le voisinage immédiat de son étoile ?

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6558

C’est fait ! Le satellite Kepler lancé en 2009 a détecté sa première planète rocheuse. En orbite autour d’une étoile de type solaire, Kepler 10b est un monde infernal d’une taille légèrement supérieure à celle de la Terre mais d’une densité comparable à celle du fer.

• Contemplez notre galerie d'exoplanètes >>

L’un des buts principaux de la mission Kepler est de découvrir des exoplanètes rocheuses présentes dans la zone d’habitabilité d’une étoile ou orbitant à une distance plus faible. Pour cela, il a fallu placer dans l’espace des instruments capables de faire de la photométrie fine, c'est-à-dire mesurer de petites variations de la luminosité d’une étoile. De cette façon, il devient possible d’observer le transit périodique d’une planète devant son soleil et d’en déduire aussi bien le rayon que la période de révolution de l’astre autour de son étoile hôte. La découverte peut alors être confirmée au sol par la méthode des vitesses radiales donnant quant à elle une estimation de la masse de la planète.

C’est exactement ce qui vient d’être réalisé pour Kepler 10b. Située à 560 années-lumière dans le champ observé depuis 2009 (encadré par les constellations du Cygne et de la Lyre) l’étoile Kepler 10 est plus âgée que le Soleil d’au moins trois milliards d’années. C’est une étoile de type G, donc très similaire au Soleil. Dès juillet 2009, le premier transit planétaire de Kepler 10b avait été observé. Il a fallu attendre que celui-ci se répète de nombreuses fois et que les observations au sol avec les instruments du Keck confirment et affinent la découverte, effectuée par mesure de la courbe de lumière de l’étoile, pour que des chercheurs comme Natalie Batalha puissent enfin annoncer la détection par Kepler de sa première exoplanète rocheuse. Les précédentes étaient en effet des géantes gazeuses.

La courbe de luminosité du système Kepler 10 à l'occasion du transit planétaire de Kepler 10b. À partir de la taille et de la forme de la baisse de luminosité, on peut en déduire plusieurs informations comme le rayon de la planète. © Nasa/Kepler Mission

Un océan de magma
Les mesures indiquent que Kepler 10b boucle sa révolution autour de son étoile en moins d’un jour, environ 20 heures pour être plus précis. Comme elle est s'en trouve à une distance 20 fois plus petite que Mercure par rapport au Soleil, inutile de dire qu’elle n’est pas dans la zone d’habitabilité de Kepler 10 (qui est, rappelons-le, de type solaire). Avec un rayon estimé à 1,4 fois celui de la Terre, une température moyenne de surface d’environ 1.800 kelvins, on est donc clairement en présence, comme pour Corot 7b, d'une super Io.

Les mesures spectroscopiques réalisées au sol avec les instruments du Keck ont permis de mesurer les décalages spectraux liés à l’effet Doppler en relation avec les mouvements de Kepler 10 en réponse à la présence de Kepler 10b. On a ainsi eu accès à sa masse: 4,6 fois celle de la Terre. Comme on connaît son rayon grâce aux mesures photométriques de Kepler, on en déduit la densité moyenne. Avec une valeur de 8,8 g/cm3, la densité de Kepler 10b est donc similaire à celle du fer, plus précisément du bronze.

La première exoplanète rocheuse confirmée
La courbe de luminosité de Kepler 10 est connue avec une bonne précision et l’on a donc aussi une bonne connaissance de l’étoile. L’ensemble des paramètres du système de Kepler 10 est lui aussi déterminé avec des incertitudes suffisamment faibles pour que l’on puisse être sûr que l’on est bel et bien en présence d’une exoplanète rocheuse. Selon les chercheurs, il s’agirait même de la première découverte indiscutable d’une telle planète.

Les paramètres de Kepler 10b. © Nasa/Kepler Mission

Un diagramme masse/rayon pour différentes compositions de planètes. La courbe du bas décrit une planète qui serait composée uniquement de fer (iron en anglais). © Nasa/Kepler Mission

Le meilleur est encore à venir avec les observations de Kepler. En effet, plus de sept cents observations de transits planétaires possibles attendent une confirmation (ou une réfutation). Les résultats obtenus jusqu’à présent son encourageants et d’ici quelques années, on devrait connaître plusieurs exemples d’exoTerres habitables à moins de 3.000 années-lumière du Système solaire.

Il devrait être possible aussi de faire des statistiques sur le nombre de ces exoTerres par rapport aux étoiles de la Voie lactée et d’établir des liens entre la présence de ces exoTerres et les caractéristiques des étoiles les possédant. On pourra alors préciser certains paramètres dans l’équation de Drake, importante pour le programme Seti.

Une vue d'artiste de Kepler 10b en orbite autour de son étoile. © Nasa/Kepler Mission/Dana Berry

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/kepler-a-detecte-sa-premiere-exoplanete-rocheuse-kepler-10b_27250/

Comment les astronomes parviennent-ils à déterminer la masse, la taille et tout simplement la présence d'exoplanètes à des centaines d'années-lumière de la Terre ? Voici quelques-unes des méthodes utilisées. Nous détaillerons plus largement les deux principales.

Il existe plusieurs méthodes pour détecter une exoplanète. La première qui vient à l’esprit est celle d’une observation directe comme dans le cas des étoiles binaires visuelles. Une observation avec un télescope d’une résolution suffisante permet alors de voir clairement deux astres distincts en orbite l’un autour de l’autre. C'est d'ailleurs pourquoi on développe des télescopes d'une résolution de plus en plus grande avec des techniques d'optique adaptative comme le E-ELT, pour European Extremely Large Telescope. Malheureusement, la lumière de l’étoile hôte domine largement celle de l’exoplanète. Sauf cas exceptionnels, par exemple lorsque l’exoplanète est à une très grande distance de son étoile ou que celle-ci est très peu lumineuse parce qu’il s’agit d’une naine brune (qui n’est d’ailleurs pas vraiment considérée comme une étoile). On connaît ainsi le cas de 2M1207 b située à environ 200 années-lumière en orbite autour d’une de ces naines brunes et qui a été imagée directement par des astronomes en 2004 avec le VLT. Sinon, l'étoile est en général un milliard de fois plus lumineuse que la planète.

1/ La coronograponographie
Ce genre de difficulté n’arrête cependant pas les chercheurs, tant l’envie de voir directement des mondes différents du nôtre est irrépressible. Ils développent donc des techniques de coronographie issues des travaux de Bernard Lyot qui inventa le premier coronographe au début des années 1930. Le but de cet astronome français était d'observer la couronne solaire hors éclipse à l'aide d'un télescope réfracteur. C’est ainsi qu’en 2008, Fomalhaut b est devenue la première exoplanète découverte de cette façon par le télescope spatial Hubble. Comme son nom l’indique, la coronographie consiste à supprimer, à l’aide d’un instrument, la composante principale de la lumière d’une étoile. C'est comme si on assistait à l’équivalent d’une éclipse de Soleil permettant d’observer les protubérances de la couronne solaire. Pour le moment, l’imagerie directe par coronographie reste cependant limitée à un petit nombre de cas favorables, là aussi lorsque les exoplanètes orbitent assez loin de leur soleil.

Toutes ces raisons font que les découvertes d’exoplanètes faites à ce jour (plus de 500 en janvier 2011) ont été réalisées majoritairement à l’aide de deux méthodes, celle des vitesses radiales et celle du transit planétaire.

2/ La méthode des microlentilles gravitationnelles
Les méthodes des vitesses radiales et du transit planétaire ont leurs avantages et leurs inconvénients. Elles ne conviennent par exemple que pour la détection des exoplanètes proches du Système solaire, de quelques centaines à quelques milliers d’années-lumière tout au plus. Pour de plus grandes distances, on utilise généralement la méthode de la microlentille gravitationnelle. Elle exploite l’amplification transitoire et bien spécifique de la luminosité d’une étoile par le champ de gravitation d’un astre lorsque celui-ci effectue un transit devant l’étoile sur la sphère céleste. C’est un effet prédit par la relativité générale et qui peut conduire à une augmentation d’un facteur 1.000 de la luminosité de l’étoile pendant quelques semaines à quelques mois. C’est ainsi qu’en janvier 2006, des astronomes ont annoncé la découverte par microlentille gravitationnelle d'une planète de seulement cinq masses terrestres orbitant autour d'une étoile près du centre de notre galaxie à 22.000 années-lumière ! D'autres méthodes existent mais elles restent peu mises en œuvre. Tournons-nous donc maintenant vers les deux principalement utilisées pour les exoplanètes mentionnées précédemment.

3/ La méthode des vitesses radiales
Pour comprendre le principe de la méthode des vitesses radiales, prenons le cas le plus simple. Considérons donc un système formé d’une seule planète en orbite circulaire autour de son étoile et vue par un observateur dans le plan de son orbite. C'est-à-dire que l’angle i que fait la normale au plan de l’orbite avec la ligne de visée vaut 90°. Les lois de la mécanique céleste impliquent que l’attraction gravitationnelle de la planète sur l’étoile lui impose un mouvement de révolution autour du barycentre du système, le plus souvent à l’intérieur de l’étoile.

Le principe de la détection d'une exoplanète par la mesure d'un décalage spectral par effet Doppler-Fiezeau. © Eso

L’étoile va donc s’approcher puis s’éloigner de l’observateur avec une composante de vitesse radiale qui varie périodiquement. La lumière de l’étoile va alors subir un effet Doppler-Fizeau se traduisant par un décalage spectral passant périodiquement du bleu au rouge (voir le schéma ci-dessus).

Mesure de vitesse radiale Vr en m/s de l'étoile 51Peg en fonction du temps en abscisse (jours). L'inclinaison i est inconnue, donnant un masse au moins égale à 0,45 fois la masse de Jupiter pour l'exoplanète. © Butler et Marcy, media4.obspm.fr, Fenêtres sur l'Univers

Si l’on dispose d’un spectroscope avec un pouvoir de résolution suffisant, on peut mesurer ce décalage et en déduire une valeur de vitesse radiale. La courbe de variation de la vitesse radiale fournit alors une période T et une amplitude donnant la composante parallèle Vr à la ligne de visée de la vitesse de l’étoile. La théorie de l’évolution stellaire permet quant à elle de déduire du spectre de l’étoile sa masse M.

L'excentricité de l'orbite elliptique de l'étoile HR 108147, voisine de 0,5, et la géométrie de l'observation conduisent à une telle courbe de vitesse radiale plus complexe que dans le cas le plus simple avec une orbite circulaire. Le schéma du dessous représente les résidus entre les valeurs observées et la courbe de vitesse modélisée. © Observatoire de Genève, media4.obspm.fr, Fenêtres sur l'Univers

De ces trois grandeurs M, Vr et T, il est possible d’en déduire la distance de la planète à son étoile et sa masse m. En général, la valeur de l’inclinaison i de la normale au plan de l’orbite par rapport à la ligne de visée n’est pas connue. On mesure seulement la grandeur m sin(i) et donc une borne inférieure pour la masse réelle de la planète.

La courbe de vitesse radiale de l'étoile HD 168443 présente deux composantes, dues à deux compagnons planétaires. Les orbites des deux planètes détectées autour de HD 168443 ont des périodes d'ordres de grandeur bien distincts et une excentricité élevée (0,53 et 0,23). © Butler et Marcy, media4.obspm.fr, Fenêtres sur l'Univers

D’autres complications surgissent. L’orbite peut ne pas être circulaire mais elliptique et il peut y avoir plusieurs exoplanètes en orbite. La courbe de variation de la vitesse radiale est alors plus compliquée mais elle est aussi plus riche en informations utilisables. Ce n’est plus une simple sinusoïde mais on peut quand même en déduire les périodes et les excentricités des orbites des exoplanètes, ainsi que des estimations de leurs masses.

La courbe de vitesse pour l'étoile HR 82943 montre deux exoplanètes avec des orbites non circulaires. © Observatoire de Genève, media4.obspm.fr, Fenêtres sur l'Univers

En pratique, la méthode des vitesses radiales ne permet de détecter facilement que des planètes géantes orbitant à une distance proche de leurs étoiles. Dans ce cas, la perturbation gravitationnelle est forte et le mouvement de l’étoile est important. C’est pourquoi ce sont des Jupiter chaudes qui ont été détectées en premier, comme ce fut le cas de Pegasi 51b en 1995 par Michel Mayor et Didier Queloz.

Il est particulièrement difficile de détecter des exoTerres, surtout si elles sont en orbite autour d’une étoile de type solaire et à une distance les plaçant dans la zone d’habitabilité. Pour cela, il est plus efficace d’utiliser la méthode du transit planétaire que nous allons maintenant examiner.

4/ La méthode du transit planétaire
La méthode du transit planétaire est une méthode photométrique. Elle repose sur la mesure des faibles variations périodiques de la luminosité d’une étoile lorsqu’une planète passe devant elle. On peut assez bien déterminer la valeur de l’angle i que fait la normale au plan de l’orbite de la planète avec la ligne de visée d’un observateur. Cet angle doit être tout au plus légèrement inférieur ou supérieur à 90 °, ce qui veut dire que si l’on peut compléter l’observation d’un transit par une mesure de vitesses radiales, il est possible de lever l’indétermination sur la masse de l’exoplanète.

Schéma illustrant le principe du transit planétaire s'accompagnant d'une baisse de luminosité de l'étoile d'autant plus importante que l'exoplanète est de grande taille par rapport à son soleil. © Institute for Astronomy-University of Hawaï

Toutefois, l’orientation de la normale dans l’espace du plan orbital d’une exoplanète est arbitraire et l’observation possible d’un transit est d’autant plus rare que la période de révolution d’une telle planète est importante. Il faut donc observer simultanément un grand nombre d’étoiles pour espérer surprendre un transit. De plus, il n’est pas forcément évident de distinguer une brusque et faible baisse de luminosité de l’étoile due à un transit d’une variation similaire liée à l’activité propre de l’étoile. La courbe de luminosité d’une étoile est en effet fortement variable même si les amplitudes de ces variations sont faibles. Il convient d’ailleurs de placer un détecteur dans l’espace afin de s’affranchir des variations de luminosité causées par l’atmosphère de la Terre si l’on veut faire des mesures fines de photométrie pour les transits planétaires extrasolaires.

Enfin, il faut que le transit se répète périodiquement un nombre suffisant de fois avant de pouvoir commencer à envisager que l'on a détecté une exoplanète. Dans le cas d’une vraie exoTerre, il faudrait donc attendre au moins 3 ans avant de parler d’une découverte, avec de plus une estimation de la masse fournie par la méthode des vitesses radiales.

Deux courbes photométriques de variations de la luminosité d'une étoile pour deux exoplanète, OGLE-TR 113 et OGLE-TR 132. © Eso

La largeur et la profondeur de courbe de luminosité permettent d’avoir des renseignements sur l’exoplanète. En effet, connaissant le spectre de l’étoile, il est possible d’en tirer la valeur de son rayon. Or, la diminution relative du flux de lumière de l’étoile à l’occasion d’un transit est égale au carré du rapport du rayon de l’exoplanète à celui de son soleil. Si l’on connait sa masse, on en déduit automatiquement sa densité moyenne.

Différentes courbes de lumières pour les transits de différentes exoplanètes découvertes par Kepler. © Nasa

Lors d’un transit, on peut aussi en tirer des informations sur la composition chimique et la température de l’atmosphère de l’exoplanète en mesurant le spectre de l’étoile sans transit, puis avec. En faisant la différence, le spectre propre de l’exoplanète apparaît.

Deux missions spatiales sont actuellement dédiées à l’étude, entre autres, des transits planétaires. Il s’agit de la mission Kepler de la Nasa et la mission Corot de l’Esa. En plus de nous donner des renseignements précieux sur la physique des étoiles, elles devraient nous permettre de détecter des planètes rocheuses dont des superTerre et espérons-le, au moins une vraie exoTerre. On pourra alors réaliser des statistiques importantes pour l’exobiologie concernant les probabilités d’apparition de la vie dans la Voie lactée.

Une vue d'artiste d'une exoplanète en transit devant son étoile. © ESO, L. Calçada

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/la-detection-des-exoplanetes-pour-les-nuls_27274/

Un groupe d’astronomes japonais vient de confirmer que certaines exoplanètes orbitent dans un plan très incliné par rapport au plan perpendiculaire à l’axe de rotation de l’étoile hôte. Cela pourrait être la règle plutôt que l’exception, mais il s’agit surtout d’une information importante pour comprendre les causes de la migration des exoplanètes.

On se souvient du coup de tonnerre qu’a représenté en 1995 la découverte de la première exoplanète par Michel Mayor et Didier Queloz. En contradiction avec les modèles de formations planétaires admis à l’époque, nourris des informations tirées de l’étude de notre Système solaire et des observations de disques protoplanétaires, une planète gazeuse géante orbitait autour d’une étoile de type solaire en quelques jours seulement et non pas en plus d’une dizaine d’années. Les méthodes de détection des exoplanètes, pour l’essentiel celles des vitesses radiales et du transit planétaire, allaient multiplier par 500 le nombre d’exoplanètes découvertes dans les années qui suivirent. Ce furent beaucoup de Jupiter chaudes en orbite proche de leurs soleils qui furent observées.

Forcés de revoir leur copie, les planétologues spécialistes de la formation des planètes ont donc considéré que des processus avaient conduit à la migration des géantes gazeuses. Celles-ci devaient en effet se former initialement loin de leur étoile, là où les températures sont basses et le gaz encore abondant au début de la formation d’un système planétaire. Restait à trouver quels étaient ces processus... On en considéra, essentiellement, deux.

Les hypothèses de migration planétaire
Le premier tient compte du fait que les restes externes du disque protoplanétaire dans un système en formation ne peuvent pas être négligés du fait de l’interaction gravitationnelle qu’ils exercent sur les géantes. Avant que le disque ne se dissipe complètement, il peut donc conduire les géantes à migrer avec des transferts de moment cinétique. Le second fait intervenir l’interaction gravitationnelle entre plusieurs planètes géantes. Il peut se produire des processus de diffusion gravitationnelle éjectant certaines géantes vers l'intérieur, ou l'extérieur, du système planétaire. Une variante exploite ce que l’on appelle le mécanisme de la résonance de Kozai.

Mais comment déterminer lequel de ces mécanismes est effectivement à l'origine de la migration des planètes ? Ou pour le moins, lequel est dominant ? Il se trouve que dans le premier cas, les orbites des exoplanètes doivent se trouver dans un plan presque perpendiculaire à l’axe de rotation d’une étoile. Dans le second, il n’est pas rare de trouver des orbites fortement inclinées au-dessus de ce plan. Il suffisait donc de faire les bonnes observations. Pour tester les théories de migration, un groupe d’astronome japonais a donc employé les instruments du télescope Subaru à Hawaï. Indépendamment d’eux, un groupe de chercheurs, parmi lesquels se trouve le fameux chasseur d’exoplanète Geoffrey Marcy, a fait de même avec les instruments du Keck. Leurs conclusions sont très similaires.

Le test de l'effet Rossiter-McLaughlin
Il se trouve que l’on connaît depuis des dizaines d’années un moyen de déterminer l’inclinaison du plan de l’orbite d’une exoplanète autour de son étoile, si l’on est capable de surprendre son transit. En effet, en 1924, deux chercheurs, Rossiter et McLaughlin, s’étaient intéressés à ce problème dans le cas d’un système d’étoiles binaires à éclipse. Ils en avaient conclu qu’il devait y avoir une anomalie dans la vitesse radiale apparente de l’un des astres en relation avec le transit planétaire, causée par une occultation partielle de la surface en rotation de l’autre. Il s’agit de ce qu’on appelle aujourd’hui l'effet Rossiter-McLaughlin (RM) dont le principe est expliqué ci-dessous.

Le principe de l'effet Rossiter-McLaughlin. La rotation d'une étoile provoque un décalage vers le rouge et vers le bleu de la lumière des parties de l'étoile par effet Doppler-Fizeau. La lumière des parties s'approchant de nous est décalée vers le bleu, indiquant une vitesse radiale positive, et vers le rouge pour celles s'éloignant. Lors d'un transit, le blocage de la lumière émise par une partie de l'étoile provoque une anomalie dans le décalage spectral mesuré, fonction de l'inclinaison du plan de l'orbite de l'exoplanète par rapport à l'axe de rotation de l'étoile. On voit cette anomalie pour la courbe de vitesse radiale sur les deux schémas ci-dessus en fonction de l'inclinaison du plan orbital. © Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).

L’effet RM a bel et bien été observé pour la première fois pour une exoplanète en 2000 par Didier Queloz, Michel Mayor et leurs collègues. Aujourd’hui, ce sont les étoiles HAT-P-11 et XO-4 qui ont fait l’objet d’une détermination précise de cet effet par des astronomes de l’Université de Tokyo et de l’Observatoire astronomique national japonais. L’étoile XO-4 est située à 960 années-lumière vers la constellation du Lynx et elle possède une exoplanète 1,3 fois plus massive que Jupiter, effectuant une révolution circulaire en seulement 4,13 jours. Dans le cas de HAT-P-11, il s’agit d’une étoile située à 130 années-lumière dans la constellation du Cygne. En orbite autour de cette étoile se trouve HAT-P-11 b, une exoplanète de la taille de Neptune effectuant sa révolution en 4,89 jours.

Dans les deux cas, l’inclinaison du plan orbital, déduite de la mesure de l’effet RM, s’est révélée forte. Il est encore trop tôt pour en tirer des conclusions fermes. Il faudra attendre pour cela que le nombre de cas étudiés augmente. Mais il semble probable que l’explication de la migration des exoplanètes géantes ne doive en général pas être recherchée au niveau des interactions avec le disque protoplanétaire. Les chercheurs envisagent même la possibilité que des systèmes où des exoplanètes orbitent selon un plan incliné soient très communs. Notre propre Système solaire pourrait bien ne pas être typique.

Une représentation d'artiste de l'orbite, peut-être rétrograde comme indiquée ici, mais fortement inclinée de l'exoplanète HAT-P-11 b. Une orbite rétrograde a, elle, été proposée pour HAT-P-7 b. © Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ)

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/pourquoi-les-exoplanetes-migrent-elles-pas-toujours-a-cause-du-disque_27407/

Selon deux quotidiens britanniques, un astrophysicien américain de Harvard affirme que nous n'avons aucune chance de trouver un jour de la vie sur une autre planète. Pour Futura-Sciences, Howard Allan Smith réagit à ces articles: on l'a mal compris... Les articles, d'ailleurs, ont été modifiés depuis.

En début de semaine, deux quotidiens anglophones, le Daily Mail et le Telegraph, rapportaient des propos d’Howard Alan Smith, astronome au Centre d'astrophysique de Harvard (Cambridge, Massachusetts), doutant ouvertement de l’existence d’une forme de vie ailleurs que sur Terre. Sa conclusion péremptoire reposait sur l'analyse des quelque 500 exoplanètes déjà découvertes.

La déduction semblait assez surprenante, l'étude des exoplanètes étant une science très jeune. Dans le domaine de la recherche de vie extraterrestre, les prochaines décennies seront probablement décisives. En effet, de nouveaux projets de télescopes spatiaux à l'étude ou en cours de développement au sein des agences spatiales (Esa, Nasa...) vont bientôt permettre d'observer des objets situés à seulement une unité astronomique de leur étoile (c'est-à-dire la distance de la Terre au Soleil), ce qui reste encore impossible aujourd’hui. Et que dire de la découverte d’un microbe supportant l'arsenic qui montre que les frontières de la vie ne sont pas aussi restrictives qu'on le pense et que les conditions nécessaires à son apparition sont plus étendues et variées ? Deux paramètres qui élargissent le champ des possibilités de découverte de planètes similaires à la Terre, aux habitats potentiels pour que des formes de vie aient dépassé le stade unicellulaire.

Absence de contact ne veut pas dire absence de vie
Interrogé par Futura-Sciences, Howard Smith a tenu à préciser que pour un des articles il n’avait pas été interviewé et que pour l’autre, ses propos avaient été déformés. Les versions Web de ces deux articles ont depuis été réécrits à sa demande. En expliquant que « la civilisation humaine devait se faire à l’idée d’être seule dans l’univers », les journalistes ont compris que la vie extraterrestre ne pouvait pas exister ailleurs que sur Terre. Or, Howard Smith a simplement dit que « nous sommes seuls, en pratique », dans le sens où il est peu probable de « rencontrer une civilisation intelligente capable de communications radio pendant de nombreuses générations ».

Pour cet auteur de Let There Be Light, un livre traitant de science dans la religion, il est « parfaitement logique de supposer qu’il existe d’autres formes de vie dans l’univers, même sur Mars », mais pour l'essentiel, il s'agit de « formes de vies primitives ». On ne peut évidemment « pas exclure qu'ici et là des civilisations technologiques ont émergé » mais, en raison de la taille de l'univers, tout espoir de contact « doit être limité à une bulle autour de la Terre de seulement 1.250 années-lumière ». Vu sous cet angle, nous sommes seuls !

Si nous devions déterminer si la vie extraterrestre existe à partir des seules 500 exoplanètes découvertes à ce jour, nous ne serions guère optimiste. En effet, aucune de ces planètes ressemblent à la Terre et les conditions qui y règnent les rendent inhabitables. « Si tant est que la vie ait pu s’imposer, il serait impossible d’établir le moindre contact », explique Howard Smith. © ESO/L. Calcada

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/non-lastronome-howard-smith-ne-refuse-pas-la-vie-extraterrestre_27630/

L'équipe du satellite américain vient de faire deux annonces importantes ce 2 février 2011. A 2000 années-lumière de distance, dans la constellation du Cygne, elle vient de repérer le plus étonnant système solaire jamais découvert. Pas moins de six planètes de 2 à 5 rayons terrestres éclipsent régulièrement leur étoile Kepler-11 (voir la vidéo ci-dessous). Seulement deux à treize fois plus massives que la Terre, cinq d'entre elles comptent d'ores et déjà parmi les huit plus petites planètes pour lesquelles la masse, le rayon, et donc la densité, ont pu être mesurés (les trois autres étant Corot-7b, GJ1214b et Kepler 10b).

Six planètes en transit autour de l'étoile Kepler-11. Illustration: NASA/Tim Pyle

Des planètes peu denses
« Ce qui est surprenant, c'est que ces planètes de faible masse ont aussi une faible densité », souligne Jonathan Forteney, l'un des découvreurs. Trois d'entre elles - Kepler-11d, Kepler-11e et Kepler-11g - sont probablement enveloppées dans une épaisse atmosphère d'hydrogène et d'hélium. Kepler-11b et Kepler-11c pourraient être riches en eau, en méthane et en ammoniac.


Un système solaire compact
Kepler-11 n'est pas la seule étoile autour de laquelle plusieurs planètes ont été découvertes (voir par exemple le record établi autour de l'étoile HD 10180). En revanche, son système solaire est le plus compact connu à ce jour. Avec des périodes de 10, 13, 22, 31 et 46 jours, les cinq planètes internes de Kepler-11 sont toutes plus proches de leur étoile que Mercure du Soleil. Surtout, leurs orbites sont si rapprochées les unes des autres qu'elles tiendraient aisément entre Mercure et Vénus.

La mécanique céleste à la rescousse
Pour mesurer les masses des planètes, l'équipe de Kepler a tiré parti de leur proximité. « Les cinq planètes internes tournent si près l'une de l'autre que leur interaction gravitationnelle provoque de faibles variations dans leur période orbitale », explique Jack Lissauer, le principal signataire de la découverte. C'est en mesurant ces variations que les chercheurs ont pu calculer les masses des planètes. Cette technique avait été utilisée pour la première fois autour de l'étoile Kepler-9.

1235 planètes à confirmer dans les filets de Kepler
Mais ce n'est pas tout ! L'équipe de Kepler annonce aussi avoir identifié 1235 candidats planètes dans les données du satellite. L'analyse ne porte pour le moment que sur les quatre premiers mois d'observation. Parmi ces candidats, 356 font moins de deux rayons terrestres et 54 se situent dans la zone habitable de leur étoile. Parmi ces derniers, 5 font moins de deux fois la taille de la Terre.

Ces potentielles terres habitables tournent toutes autour d'étoiles plus petites et moins massives que le Soleil. Cette particularité indique simplement que Kepler n'a pas encore eu le temps d'observer de planètes dans la zone habitable d'étoiles de type solaire, leur période de révolution étant plus longue. Il est probable que la découverte de ces possibles jumelles de la Terre ne soit plus qu'une question de patience.


Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6694

Le satellite Kepler vient de battre son record de transits planétaires multiples. La Nasa vient en effet d’annoncer que six exoplanètes transitaient périodiquement devant l’étoile Kepler 11. Ce nouveau système planétaire, qui surprend les astrophysiciens, est peut-être rare dans la Galaxie. Kepler a aussi repéré un nombre considérable d'exoplanètes, ou du moins de candidates (plus de 1.200 !). Nous reviendrons dans la journée sur cet événement.

L’année dernière, les chercheurs de la mission Kepler de la Nasa avaient annoncé avoir découvert le premier transit planétaire multiple. Au moins deux exoplanètes tournaient autour de Kepler 9. Le satellite Kepler exploite la méthode du transit planétaire et ses découvertes doivent souvent être confirmées au sol par la méthode des vitesses radiales. Simultanément à l’annonce de la découverte d’un nombre important de candidates au statut d'exoTerre installées dans la zone d’habitabilité (ce qui représente des implications potentielles fortes pour Seti), la Nasa annonce aujourd’hui dans une vidéo que Kepler a battu le record de Kepler 9. Ce sont ainsi six exoplanètes en orbite autour de Kepler 11, une naine jaune similaire au Soleil, située à environ 2.000 années-lumière dans la constellation du Cygne.

La découverte a fait l’objet d’une publication dans Nature mais l’article est également en accès libre sur arXiv et l'observation revêt une importance certaine. Ce système planétaire, en effet, étonne par ses caractéristiques défiant les prévisions des astrophysiciens spécialisés dans la cosmogonie des systèmes planétaires.

Un système d'exoplanètes très compact
Les six exoplanètes sont parmi les plus petites découvertes à ce jour et elles sont formées de roches (constituant l’essentiel de la masse) et de gaz (représentant l’essentiel du volume). Certaines possèdent peut-être de l’eau. La plus grande est comparable en taille à Neptune et Uranus.

Une comparaison entre le système planétaire de Kepler 11 et le Système solaire. © Nasa/Tim Pyle

Le plus surprenant est que toutes ces exoplanètes de tailles supérieures à la Terre orbitent presque dans le même plan et très près de leur étoile. Si on compare à notre Système solaire, la plus éloignée (Kepler g) est installée à moins de la moitié de la distance de la Terre au Soleil et les cinq autres ont des orbites plus petites que celle de Mercure. Cela ne s'était jamais vu...

Une comparaison des tailles des exoplanètes découvertes par Kepler. © Nasa/Wendy Stenzel

La découverte est porteuse d’informations sur la formation des systèmes planétaires, en particulier sur les événements se déroulant dans les disques protoplanétaires. On sait en effet que les disques riches en poussières et en gaz ne subsistent que quelques millions d’années autour d’une jeune étoile, comme le montrent les observations.

Un cas extrême dans la Voie lactée ?
Comme Kepler 11d, Kepler 11e et Kepler 11f, bien que la roche constitue une part importante de leur masse, possèdent aussi une quantité importante de gaz légers. Elles ont dû se former en quelques millions d’années tout au plus, ce qui impose une contrainte de temps importante pour préciser les mécanismes dynamiques conduisant par accrétion à la formation des planètes d'un disque.

Une vue d'artiste de Kepler 11 et son cortège d'exoplanètes. © Nasa/Tim Pyle

Pour les chercheurs, le fait que l'on connaisse peu d’étoiles présentant un transit planétaire multiple indique que ce cas de figure est probablement rare dans notre galaxie. De plus, le système de Kepler 11 est particulièrement compact. Certainement moins de 1% des étoiles possèdent un système de ce genre, mais pour l’instant, les astrophysiciens sont incapables de dire si cette proportion est d'un sur mille ou même un sur un million.

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/kepler-11-une-etoile-avec-six-exoplanetes_27752/

Parmi les plus de 1.200 transits planétaires possibles découverts par le satellite Kepler, la Nasa vient d’annoncer que 54 correspondraient peut-être à des exoplanètes situées dans la zone d’habitabilité. Cinq transits pourraient même révéler de véritables exoterres...

Que de chemin parcouru depuis les travaux des Bâtisseurs du Ciel qui nous ont fourni les clés pour décrypter le Système solaire ! Ces mêmes clés nous servent aujourd’hui à détecter et explorer d’autres systèmes planétaires et à partir à la recherche de mondes semblables à la Terre. Il s’agit bien sûr de savoir si nous sommes seuls dans l’univers et de mieux comprendre d’où nous venons et peut-être où nous allons.

Petit à petit, les étapes de la croissance de la complexité ayant mené du Big Bang au vivant (une odyssée sur laquelle Futura-Sciences va bientôt se pencher d’un peu plus près) nous sont connues et mieux comprises. Il reste encore beaucoup à faire pour les comprendre parfaitement mais les informations que sont en train de nous donner des observations comme celles de la mission Kepler lèvent lentement le voile sur la fréquence des planètes potentiellement habitables dans la Voie lactée. Selon certains, il pourrait même exister des milliards d'exoterres dans notre galaxie. Dans un univers qui compte au moins des centaines de milliards de galaxies, on n’ose imaginer ce que cela pourrait signifier…

Les carrés montrent les régions de la voûte céleste où Kepler effectue ses observations à la recherche d'exoplanètes et d'exoterres. © Carter Roberts

Justement, depuis son lancement, le satellite Kepler observe un petit recoin de la voûte céleste, environ 1/400e, situé vers la constellation du Cygne. Les capteurs CCD de Kepler lui permettent d’enregistrer les faibles variations de luminosité d’un très grand nombre d’étoiles simultanément. C’est de cette manière que l’on peut espérer surprendre en quelques années seulement de rares transits planétaires. Comme nous l'annoncions il y a quelques heures, Kepler a permis de découvrir un étonnant système à six planètes, autour de l'étoile Kepler 11.

Sur ce schéma, on voit la région observée par Kepler à l'intérieur de la Voie lactée. Il s'agit du cône jaune. © Jon Lomberg

Une moisson rapide de candidates au titre d'exoplanète
À l’occasion d’une conférence dont la vidéo est en ligne sur YouTube, la Nasa a annoncé avoir fait une moisson d’observations, candidates au titre de transit planétaire, impressionnante. Kepler aurait donc peut-être découvert 1.235 exoplanètes parmi lesquelles 68 correspondraient à des planètes de la taille de la Terre, 288 seraient des superterres, 662 de la taille de Neptune, 165 de la taille de Jupiter, et 19 d’une taille supérieure. Parmi tous ces candidats, que ce soit des planètes rocheuses ou gazeuses, 54 seraient dans la zone d’habitabilité et 5 auraient la taille de la Terre. On peut donc envisager aussi des exolunes habitables.

La localisation des candidats exoplanètes dans le champ observé par Kepler. Du bleu au rouge, les planètes repérées, de l'exoterre à la planète plus grosse que Jupiter. © Nasa, Wendy Stenzel

Des observations à confirmer au sol
Il reste bien sûr à confirmer ces observations au sol par la méthode des vitesses radiales. Mais selon l’un des chercheurs de la Nasa, William Borucki, la plupart des candidats devraient être validés dans les mois et les années à venir. Et il y aurait aussi 170 candidats pour des transits multiples.

Répartition des candidats exoplanètes de Kepler en périodes orbitales (abscisses) et en rayons de la Terre (ordonnées). © Nasa, Wendy Stenzel

On reste songeur devant ce que Kepler va révéler au cours des mois et des années à venir. Les candidats trouvés jusqu’ici résultent de l’analyse de seulement quelques mois de surveillance des 165.000 étoiles observées par Kepler. De plus, comme il s’agit seulement d’un petit coin de la voûte céleste et d’une faible portion de la Voie lactée, on peut effectivement s’attendre à ce que le nombre d’exoplanètes soit très grand dans la Galaxie.

Une mise en perspective de la région de la Voie lactée observée par Kepler. © Nasa/JPL-CALTECH/R. HURT; SSC-CALTECH

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/kepler-a-peut-etre-trouve-cinq-exoterres-habitables_27757/

Deux animations permettent de visualiser d'un coup d'œil les centaines de planètes candidates que vient de révéler le satellite de la Nasa.

Les horloges de Kepler
La première, réalisée par l'astrophysicien Dan Fabrycky, montre les systèmes multiples repérés récemment par Kepler. « Les tailles respectives des planètes sont vraiment celles mesurées. On voit tout de suite que, dans les systèmes multiples, il y a beaucoup plus de petites planètes que de grandes ! » souligne le chercheur. L'animation court sur les trois ans et demi que doit durer la mission. Les périodes orbitales des planètes sont correctes, seulement accélérées. Le compteur en haut à droite indique le défilement du temps en jours.

Quelques-uns des systèmes multiples découverts par le satellite américain Kepler. Crédit: Daniel Fabrycky

Dan Fabrycky a réalisé cette simulation pour ses présentations scientifiques. Il est en effet le deuxième auteur de la découverte du système de Kepler-11, ainsi que d'un article consacré à la dynamique des systèmes de Kepler. « J'ai pensé que les gens l'apprécieraient si je la mettais sur YouTube ! »

Plus proches de leur étoile que la Terre
L’artiste et infographiste canadien Jer Thorp s'est aussi saisi des données de Kepler. Mais lui a choisi de faire tourner toutes les planètes candidates autour de la même étoile, pour mieux les comparer. Là encore, les données sont réelles. Les couleurs rendent compte de la température estimée de ces planètes.

« Comme vous pouvez le voir, la majorité des planètes tournent plus près de leur étoile que la Terre », écrit l'artiste. C'est simplement que Kepler n'a pas encore eu le temps d'observer le passage des planètes à longue période, donc plus éloignées de leur astre. Finalement, on constate que deux planètes candidates, KOI 326.01 et KOI 314.02, sont distinguées. Ce sont celles qui sont les plus prometteuses dans la quête d'une planète habitable.

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6729

Un Américain de 45 ans qui n'a jamais possédé le moindre télescope a découvert 4 planètes en orbite autour d'étoiles distantes de 58 à 190 années-lumière. Son exploit a fait l'objet d'une publication dans la revue scientifique Astrophysical Journal.

Vue d'artiste d'exoplanètes gazeuses semblables à celles découvertes par Peter Jalowiczor. Crédit: NASA/Ames/JPL-Caltech/Ciel et Espace Photos

Un employé du gaz épluche les observations du télescope Keck
Employé d'une compagnie de gaz dans la ville de Rotherham (South Yorkshire, Etats-Unis), Peter Jalowiczor a tout simplement passé ses nuits à analyser les milliers de données rendues publiques depuis 2005 par les astronomes professionnels de l'Université de Santa Cruz.

Pendant son temps libre, le chercheur amateur, aidé par deux ordinateurs, a épluché les mesures spectroscopiques obtenues avec le télescope de 10 m Keck situé à Hawaii. En tout, des centaines d'heures de travail depuis 2007...

Quatre géantes gazeuses
Peter Jalowiczor, qui détient tout de même deux licences en physique, explique qu'il a fini par remarque d'infimes changements dans le mouvement de quatre étoiles. Ces variations étaient causées par l'influence gravitationnelle de planètes situées à proximité. C'est ainsi qu'il a mis en évidence quatre exoplanètes:

- HD 31253b, à 172 a-l, qui tourne en 466 jours autour de son étoile
- HD 218566b, à 98 a-l, qui tourne en 225,7 jours autour de son étoile
- HD 177830c, à 190 a-l, qui tourne en 110,6 jours autour de son étoile
- HD 99492c, à 58 a-l, qui tourne en 4,7 jours autour de son étoile

Leurs masses vont de 27 fois celle de la Terre (plus gros que Neptune) à plus de 8 fois celle de Jupiter.

Un programme voulu par les professionnels
La découverte de Peter Jalowiczor a été confirmée par une équipe d'astronomes professionnels qui co-signent l'article dans Astrophysical Journal, parmi lesquels les chasseurs d'exoplanètes Gregory Laughlin, Steven Vogt et Paul Butler.

Ce résultat est celui auquel les scientifiques en mettant à la disposition du public via Internet des milliers de données qu'ils ne peuvent pas analyser en détail eux-mêmes par manque de temps.

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/6815

Quatre-vingt dix-sept pour cent des étoiles de la Voie lactée finiront leur vie sous forme de naines blanches, des étoiles dont la taille est proche de celle de la Terre. Un astrophysicien américain pense que des exoterres habitables pourraient exister autour de ces cadavres stellaires constituant 5 % des étoiles de la Galaxie. Leur détection serait simple et rapide.

Lorsqu’une étoile ne dépasse pas les 8 à 10 masses solaires, son destin n’est pas de finir en explosant sous la forme d’une supernova. Après être passée par le stade de géante rouge et avoir expulsé une partie de ses couches externes, elle finira généralement sous la forme d’un astre pesant de 0,5 à 0,7 fois la masse du Soleil mais dont le diamètre est de l’ordre de celui de la Terre. Initialement très chaude, les réactions nucléaires ayant conduit à la fusion de l’hydrogène en hélium et souvent de l’hélium en carbone et oxygène ne s’y produisent plus. Seule ce qu’on appelle la pression de dégénérescence des électrons relativistes constituant cet astre s’oppose alors à son effondrement gravitationnel. Il entame alors un long processus de refroidissement qui peut durer plus de 1030 années.

On ne penserait pas à chercher des exoplanètes autour d’une telle étoile et encore moins des exoplanètes habitables. C’est pourtant cette possibilité qu’a étudié un astrophysicien de l’Université de Washington à Seattle, Eric Agol. On le connaît entre autres pour ses travaux sur les vents supersoniques des exoplanètes.

Un transit planétaire visible au sol avec un télescope de 1 mètre
L’idée n’est pas absurde en première analyse. En effet, une exoplanète de la taille de la Terre produirait pour nous une belle éclipse d’une naine blanche puisque leurs tailles sont comparables. Un télescope de 1 mètre au sol serait donc suffisant pour détecter une telle exoplanète par la méthode du transit planétaire.

De plus, comme ces étoiles sont moins brillantes que le Soleil, leur zone d’habitabilité, celle où l’eau peut rester liquide à la surface d’une planète, doit correspondre à des distances très proches de l’étoile hôte. Il en résulte qu’une exoterre devrait boucler son orbite de nombreuses fois pendant une année terrestre, permettant de vérifier rapidement que l’on a bien affaire à un transit planétaire périodique et pas à un autre phénomène astrophysique.


Toutefois, pour qu’une exoplanète se trouve dans la zone d’habitabilité d’une naine blanche suffisamment longtemps pour devenir habitable et que la vie s’y développe, elle doit remplir plusieurs conditions. Les calculs montrent qu’il faut que la température de l’étoile soit comprise entre 3.000 et 9.000 kelvins, c'est-à-dire comparable à la température du Soleil de 5.780 kelvins. L’étoile pourra alors paraître aussi chaude et lumineuse que le Soleil pendant environ 3 milliards d’années pour d’éventuels formes de vie sur l’exoplanète.

Il apparaît cependant une difficulté. Une naine blanche satisfaisant à ce critère serait dix mille fois moins lumineuse que le Soleil ce qui nécessiterait que l’exoterre soit cent fois plus proche que notre propre planète par rapport au Soleil. Dans le cas d’une naine blanche commune de 0.6 fois la masse du Soleil, cela conduit à une période orbitale comprise entre 4 et 32 heures pour une exoplanète dans la zone d’habitabilité.

Un problème avec l'apport d'eau
Or, il ne faut pas oublier qu’avant de devenir une naine blanche, une étoile comme le Soleil passera par un stade de géante rouge à l’instar de ce que l’on peut observer avec l’étoile S Ori. La dilatation de ses couches supérieures englobera donc automatiquement dans une fournaise à plusieurs milliers de degrés des planètes situées à ces distances. On peut espérer tout de même que certaines exoplanètes situées à des distances plus lointaines survivront, c’est ce que semble nous démontrer les observations concernant V391 Pegasi b. Mais il faudrait qu’elles migrent en direction de leur soleil.

En tout état de cause, il reste un problème redoutable. Quelles seraient les sources d’eau liquide pour une telle planète ? Selon Agol, un bombardement cométaire pourrait apporter le précieux liquide. On connaît le cas de la nébuleuse de l’Helix entourant une naine blanche où des collisions avec des comètes semblent bel et bien se produire, suite probablement aux perturbations chaotiques subies par le nuage cométaire entourant l’étoile à la suite de sa phase géante rouge.

Environ 15.000 naines blanches se trouvent à moins de 300 années-lumière de nous, il devrait donc être facile de détecter au moins quelques exoplanètes. Si elles sont dans la zone d’habitabilité, cela pourrait avoir d’intéressantes conséquences pour l’exobiologie, étant donné que l’analyse des atmosphères de ces exoplanètes devrait être plus aisée que dans le cas d’exoterres en orbite autour d’étoiles de type solaire. Les conclusions que l’on pourrait en tirer pour Seti seraient sans doute elles-aussi intéressantes.

Le diagramme de la zone d'habitabilité en bleu pour une naine blanche. Horizontalement, la distance en unités astronomique UA et la période orbitale d'une exoplanète en heure. La ligne en tirets à gauche indique la limite de Roche. Plus à gauche, la planète est détruite par les forces de marée. L'autre ligne à droite indique que la planète ne restera pas suffisamment longtemps habitable (<3 Ga). Verticalement à gauche et à droite, on a l'âge et la luminosité de surface d'une naine blanche de 0,6 masse solaire. © Eric Agol

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/des-planetes-habitables-autour-des-naines-blanches_29059/

Les satellites Corot (Convection, Rotation and planetary Transits) et Kepler ont observé plusieurs centaines de géantes rouges dans le but de faire de l’astérosismologie. Les résultats obtenus permettent de sonder l’intérieur de ces étoiles et de déterminer si elles brûlent leur cœur d’hélium ou l’hydrogène entourant ce dernier.

Depuis les travaux d’Eddington, Chandrasekhar, Hoyle, Fowler, Martin Schwarzschild et Chushiro Hayashi, on pense bien connaître la structure des étoiles et leur évolution stellaire basée sur un ensemble de réactions thermonucléaires. Mais ce sont surtout leurs atmosphères que l’on connaissait bien jusqu’à présent, puisqu'on peut les observer directement pour y déceler des éléments chimiques, y mesurer des pressions, des températures ou des champs magnétiques. Toutefois, l’application conjointe des lois de l’hydrodynamique, de la thermodynamique et du transfert radiatif pour des masses fluides autogravitantes avait conduit à des modèles de l’intérieur de ces étoiles reproduisant assez bien la diversité des propriétés des étoiles observées, malgré l'impossibilité de sonder directement leur intérieur.

Les choses sont en train de changer grâce à une discipline héritière de l’héliosismologie: l’astérosismologie.

Sismologie stellaire
Rappelons que dans le cas du Soleil, celui-ci évacue par convection dans ses couches supérieures la gigantesque quantité d'énergie produite en son centre. Dans ces couches, se produit donc un bouillonnement similaire à celui d’une casserole d'eau chauffée par le fond. Cela génère des ondes sonores qui parcourent en permanence le Soleil qui joue alors le rôle de caisse de résonance, comme pour un instrument de musique. De même que l'écoute d'une note de musique permet de déterminer la nature de l'instrument qui l'a produite, les notes émises par le Soleil (on parle de modes propres, fréquences propres ou de résonance) vont permettre de déduire les paramètres physiques à l'intérieur du Soleil, comme la température, la densité, etc.

Sur la gauche, on voit la structure interne du Soleil avec son cœur (core en anglais) où l'hydrogène brûle pour donner de l'hélium. L'essentiel du Soleil est dominé par la zone radiative (jaune), celle où le transfert de chaleur se fait par rayonnement. En surface, on voit la zone convective, où c'est la convection dans un fluide (comme dans l'eau d'une casserole qui bout) qui assure ce transfert. Sur la partie droite de ce schéma, on voit une géante rouge beaucoup plus grande que le Soleil (échelle en bas à droite), dominée par la convection. Elle brûle son hydrogène autour de son cœur en hélium. © ESO

Il y a d’autres types d’ondes qui se propagent dans le Soleil, en particulier ceux qu’on appelle des modes de gravité (à ne pas confondre avec les ondes gravitationnelles de la relativité générale). Ces modes g sont des ondes de basse fréquence dont la force de rappel est la poussée d'Archimède et qui sont confinés en profondeur dans la zone radiative comme dans une cavité résonnante (bien qu’une petite partie de leur énergie parvient à quitter cette zone sous forme d'ondes évanescentes). Par contre, les modes acoustiques, ou modes p, sont ceux où la force de rappel principale est la pression.

Les caractéristiques de ces ondes, la façon dont elles peuvent interagir, dépendent des détails de la structure interne du Soleil. Lorsqu’une partie de ces ondes atteint la surface de ce dernier, elles provoquent d’infimes oscillations de sa courbe de luminosité. De même que sur Terre les ondes sismiques permettent de remonter à la structure et à la composition interne de notre planète, ces infimes variations de luminosité permettent donc d’avoir accès indirectement à l’intérieur de notre étoile. Depuis quelque temps, avec Kepler et Corot, qui ne servent pas qu’à partir à la chasse aux exoplanètes, les astrophysiciens jouent au même jeu dans le cas des autres étoiles afin de vérifier que les modèles analytiques et numériques de la structure et de l’évolution de celles-ci sont justes.

Une comparaison des tailles et des températures de surface des géantes rouges étudiées par Kepler. On voit à gauche le Soleil. © Daniel Huber, University of Sydney

Le chant des géantes rouges
Ils ont en particulier observé des géantes rouges et ils viennent de publier les résultats de leurs observations concernant l'astérosismologie appliquée à ces étoiles dans un article de Nature.

On sait que notre Soleil lui-même finira par devenir une géante rouge dans quelques milliards d’années et qu’il enflera pour englober au moins l’orbite de la planète Vénus avant de finir en naine blanche, comme le montre cette vidéo. Actuellement, il continue à brûler son hydrogène pour former de l’hélium.

Lorsque son cœur sera principalement constitué d’hélium, il commencera à brûler les couches d’hydrogène entourant ce dernier. Comme sa température interne va changer à ce moment-là, il devra adopter une nouvelle figure d’équilibre et se dilatera. Dans le cas d’étoile un peu plus massive que le Soleil, la température va continuer à augmenter jusqu’à ce que la fusion de l’hélium en atome de carbone s’enclenche (voir le schéma ci-dessous). Cette fusion peut être rapide (flash de l’hélium) ou plus graduelle si l’étoile dépasse les deux masses solaires environ.

Il se trouve que selon l’âge d’une géante rouge, ou simplement selon qu’elle brûle son cœur d’hélium ou les couches d’hydrogène l’entourant, le spectre des ondes se propageant jusqu’à la surface de l’étoile n’est pas le même. Si l’on est capable de mesurer l’équivalent d’oscillations d’un centième de la luminosité d’une des ampoules de la tour Eiffel, on peut déterminer ce spectre et c’est l'étonnante performance que les astrophysiciens ont réalisée avec les instruments de Corot et Kepler. Ils peuvent donc maintenant sonder l’intérieur des géantes rouges.

Vous pouvez d'ailleurs écouter un concert de géantes rouges. Dans ce fichier audio, vous entendrez des oscillations basées sur les fréquences réelles qui ont été mesurées par Kepler mais ramenées dans la bande sonore audible de l'oreille humaine. Le concert commence avec les ondes sismiques d’une petite géante rouge puis l’on passe progressivement à trois géantes de tailles croissantes. Les fréquences deviennent plus basses mais les amplitudes sont plus grandes.

Schéma illustrant l'évolution d'une étoile deux fois plus massive que le Soleil. Elle brûle d'abord de l'hydrogène en hélium dans son cœur, puis l'hydrogène autour de son cœur en hélium au moment où elle devient une géante rouge, et enfin l'hélium de son cœur. © Tomas Kallinger

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/kepler-et-corot-revelent-linterieur-des-geantes-rouges_29195/

Une image vaut parfois mille mots... ou 1.235 planètes ! Depuis le lancement de la mission en 2009, Kepler s'est imposé en véritable chasseur de planètes. Le travail d'illustration synthétise deux ans de recherche et de travail.

• Découvrez la biographie de Johannes Kepler et la théorie de l'héliocentrisme

Cette image représente la totalité des planètes découvertes par Kepler. Elles apparaissent en noir passant devant leurs étoiles respectives qui sont à l'échelle. © Jason Rowe et l'équipe de Kepler

Une comparaison de la taille des exoplanètes découvertes par Kepler. Re désigne le rayon de la Terre, pris comme unité. © Nasa-JPL

Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/en-image-les-1235-planetes-decouvertes-par-kepler_29334/

Il y a probablement de l'eau liquide à la surface de la petite planète Gliese 581d, découverte en 2007 à 20 années-lumière de la Terre. C'est ce qu'indiquent des simulations numériques de son climat, réalisées par une équipe française. Cette planète de 7 masses terrestres devient ainsi, selon les chercheurs, «la première super-Terre confirmée située dans la zone habitable».

Une vue d'artiste du sytème de Gliese 581. Crédit: ESO

Soleil pâle mais température clémente
En orbite autour d'une naine rouge trois fois moins massive que le Soleil, et surtout cent fois moins lumineuse, Gliese 581d reçoit 35% moins d'énergie que Mars. Compte tenu de sa proximité à son étoile, elle lui montre aussi probablement toujours la même face, l'autre étant constamment plongée dans la nuit.

Jusqu'à présent, on pensait qu'une atmosphère ne pouvait pas se maintenir dans ces conditions, car « les régions d'insolation basse ou nulle peuvent agir comme des pièges, où des espèces volatiles comme l'eau ou le gaz carbonique se retrouvent congelés en surface », expliquent les astrophysiciens dans leur article.

Leurs modèles montrent toutefois que, pour une atmosphère suffisamment dense en gaz carbonique (plus de 10 bars, ce qui n'est pas irréaliste), la combinaison de l'effet de serre et du transport de chaleur de la face éclairée vers la face sombre parvient à maintenir partout une température supérieure à 10°C !

Température calculée à la surface de Gliese 581d pour une atmosphère dôtée d'une pression de 20 bars de CO₂ et pour trois vitesses de rotation différentes. a) Un tour en un an, b) Deux tours en un an, c) Dix tours en un an.

Gliese 581, l'étoile favorite
Ce n'est pas la première fois qu'une planète du système de l'étoile Gliese 581 est mise à l'honneur. En 2009, une planète de seulement 2 masses terrestres a été détectée autour de la même naine rouge, qui comptait alors trois compagnes - dont Gliese 581d, déjà soupçonnée d'être dans la zone habitable.

En 2010, une équipe américaine a annoncé la découverte de deux autres planètes, dont l'une, Gliese 581g, au cœur de la zone habitable. Après un grand tapage médiatique, la découverte a toutefois été démentie.

Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/7231

Rebondissement dans le débat concernant l’habitabilité des exoplanètes autour de l’étoile Gliese 581. Après avoir été écartée comme candidate au titre de première exoterre habitable, Gliese 581d revient sur le devant de la scène grâce à une simulation numérique de son climat, conduite par des chercheurs français.

Le catalogue Gliese-Jahreiss (du nom des astronomes Wilhelm Gliese et Hartmut Jahreiss) tente de lister toutes les étoiles à une distance en deçà de 25 parsecs de la Terre. Celle portant le nom de Gliese 581 n’est située qu’à 20 années-lumière et l’on sait qu’il existe plusieurs exoplanètes en orbite autour de cette naine rouge. Il y a quelque temps encore, on pensait y avoir détecté une nouvelle exoplanète, Gliese 581g. Mais des études ultérieures ont conduit à la retirer de la liste. La planète Gliese 581 d existe, elle, bel et bien. Il s’agirait d’une planète rocheuse mais environ deux fois plus grande et sept fois plus massive que la Terre. Sa distance à son étoile hôte, bien qu’inférieure à celle de notre planète par rapport au Soleil, la place dans une région où elle ne reçoit qu’un tiers de l’énergie dispensée à la Terre par notre étoile. On pouvait donc en déduire qu’elle était à la limite de la zone d’habitabilité et même trop froide pour que de l’eau liquide puisse y exister.

Toutefois, comme certains l’avaient fait remarquer à l’époque, la distance à une étoile n’est pas le seul critère qui permet de savoir si une planète tellurique est habitable ou non. Il faut connaître la composition chimique et la densité d’une atmosphère si elle y est présente. L’effet de serre peut en effet largement modifier l'environnement de la planète. L’exemple de Vénus dans notre propre Système solaire est là pour nous le rappeler: elle est proche du Soleil, dans la zone d'habitabilité, mais l'atmosphère dense et riche en gaz carbonique élève la température à plusieurs centaines de degrés.

C’est pour en avoir le cœur net que l'équipe de Robin Wordsworth et François Forget du Laboratoire de météorologie dynamique à l'Institut Pierre Simon Laplace à Paris, en collaboration avec un chercheur du Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux, a modélisé numériquement une atmosphère autour de Gliese 581d.

Simulation numérique du climat possible sur Gliese 581d. Les couleurs correspondent à des températures de surface froides (bleue) à chaudes (rouge). Les flèches représentent les vents à 2km d'altitude. © LMD/CNRS

L'hypothèse d'une atmosphère de gaz carbonique dense
Les chercheurs ont supposé la présence d’une atmosphère riche en gaz carbonique et ont tenu compte de la proximité de l’exoplanète à son étoile. Les forces de marée ont probablement conduit à une rotation synchrone de la planète, qui présente donc toujours la même face à Gliese 581. Les résultats obtenus ont été surprenants !

Alors que l’on pouvait craindre que l'atmosphère et l'eau de la planète ne se condensent totalement côté nuit, interdisant l'existence d'un climat propice à l'eau liquide et à la vie, les simulations numériques ont montré que cela n’était pas le cas. Des océans pouvaient même exister partout, comme sur Terre. L’une des raisons de ce phénomène bien différent de ce à quoi on pouvait s’attendre dans le Système solaire provient du fait que Gliese 581 est une naine rouge. La lumière qu’elle émet n’est pas aussi riche en énergie dans le bleu que celle du Soleil. Sur la Terre, une bonne partie de cette énergie serait réémise par diffusion Rayleigh si l’atmosphère était dense et riche en CO₂. Mais dans le cas de Gliese 581d, dans l’hypothèse probable où une telle atmosphère existe, la composante rouge de la lumière de Gliese pénétrerait profondément cette atmosphère et un effet de serre efficace se produirait.

Bien sûr, même si de l’eau liquide existait bel et bien sur Gliese 581d, ce que nous ignorons encore, la vie qui pourrait s’y développer ne pourrait pas ressembler à la nôtre. Mais peut-être cela vaudrait-il la peine de la mettre sur écoute dans le cadre du Seti, malgré son dernier revers...

La zone dite « habitable » pour l’étoile Gliese 581 (zone habitable en bleu clair, en bleu foncé la variation de cette zone, due à des incertitudes) et le positionnement des différentes exoplanètes. © Franck Selsis, CNRS-ESO

Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/de-leau-liquide-pourrait-exister-sur-lexoplanete-gliese-581-d_30249/