L’exoplanète GJ 367b orbite autour de son étoile en un temps extrêmement court. Seulement 8 heures, puis un an s’est écoulé sur cette planète. Nous ne savons rien de tel de notre système solaire : Mercure est la planète la plus rapide ici avec une période orbitale de 88 jours, comparé à GJ 367b, c’est un escargot boiteux. GJ 367b est une planète rocheuse beaucoup plus dense que la Terre et de structure similaire à Mercure. Il a probablement un gros noyau de fer. Cette caractérisation précise est basée sur des mesures de haute précision du rayon et de la masse – ce qui n’est pas évident pour les exoplanètes. GJ 367b est en orbite autour d’une étoile naine qui fait environ la moitié de la taille du Soleil. Le rayonnement sur la planète est énorme en raison de la faible distance à l’étoile : Du côté de la planète faisant face à l’étoile, la température est comprise entre 1300° et 1500° Celsius. À de telles températures, le fer et les roches fondent. Crédit : SPP 1992 (Patricia Klein)
Le nouveau monde en ébullition, qui tourne autour de son étoile à très courte distance, fait partie des exoplanètes les plus légères trouvées à ce jour.
Les planètes à période ultra-courte sont de petits mondes compacts qui tournent autour de leurs étoiles à courte distance, complétant une orbite – et une seule année torride – en moins de 24 heures. Comment ces planètes sont apparues dans des configurations aussi extrêmes est l’un des mystères persistants de la science exoplanétaire.
Maintenant, les astronomes ont découvert une planète à ultra-courte période (USP) qui est également super légère. La planète s’appelle GJ 367 b et orbite autour de son étoile en seulement huit heures. La planète a à peu près la taille de Mars, et deux fois moins massive que la Terre, ce qui en fait l’une des planètes les plus légères découvertes à ce jour.
En orbite autour d’une étoile proche située à 31 années-lumière de notre propre soleil, GJ 367 b est suffisamment proche pour que les chercheurs puissent identifier des propriétés de la planète qui n’étaient pas possibles avec les USP précédemment détectées. Par exemple, l’équipe a déterminé que GJ 376 b est une planète rocheuse et contient probablement un noyau solide de fer et de nickel, similaire à l’intérieur de Mercure.
En raison de son extrême proximité avec son étoile, les astronomes estiment que GJ 376 b est projeté avec 500 fois plus de rayonnement que ce que la Terre reçoit du soleil. En conséquence, le côté diurne de la planète bout jusqu’à 1 500 degrés Celsius. Sous des températures aussi extrêmes, toute atmosphère substantielle se serait depuis longtemps vaporisée, ainsi que tout signe de vie, du moins telle que nous la connaissons.
Mais il y a une chance que la planète ait des partenaires habitables. Son étoile est une naine rouge, ou naine M, un type d’étoile qui héberge généralement plusieurs planètes. La découverte de GJ 367 b autour d’une telle étoile indique la possibilité d’avoir plus de planètes dans ce système, ce qui pourrait aider les scientifiques à comprendre les origines de GJ 376 b et d’autres planètes à période ultra-courte.
“Pour cette classe d’étoiles, la zone habitable se situerait quelque part entre une orbite de deux à trois semaines”, a déclaré le membre de l’équipe George Ricker, chercheur principal à AVECInstitut Kavli pour l’astrophysique et la recherche spatiale. « Comme cette étoile est si proche et si brillante, nous avons de bonnes chances de voir d’autres planètes dans ce système. C’est comme s’il y avait un panneau disant : « Regardez ici pour des planètes supplémentaires ! » »
Les résultats de l’équipe apparaissent dans le journal Science. L’étude a été dirigée par des chercheurs de l’Institut de recherche planétaire du Centre aérospatial allemand, en collaboration avec un groupe international de chercheurs, dont les co-auteurs du MIT Ricker, Roland Vanderspek et Sara Seager.
Essais de transit
La nouvelle planète a été découverte par NasaSatellite d’étude des exoplanètes en transit (ESSAI), une mission dirigée par le MIT, dont Ricker est le chercheur principal. TESS surveille le ciel pour les changements de luminosité des étoiles les plus proches. Les scientifiques recherchent dans les données TESS des transits ou des baisses périodiques de la lumière des étoiles qui indiquent qu’une planète traverse et bloque brièvement la lumière d’une étoile.
Pendant environ un mois en 2019, TESS a enregistré une partie du ciel austral qui comprenait l’étoile GJ 376. Des scientifiques du MIT et d’ailleurs ont analysé les données et détecté un objet en transit avec une orbite ultra-courte de huit heures. Ils ont effectué plusieurs tests pour s’assurer que le signal ne provenait pas d’une source « faussement positive » telle qu’une étoile binaire à éclipse au premier plan ou en arrière-plan.
Après avoir confirmé que l’objet était bien une planète à période ultra-courte, ils ont ensuite observé l’étoile de la planète de plus près, en utilisant le chercheur de planète à vitesse radiale de haute précision (HARPES), un instrument installé sur le télescope de l’Observatoire européen austral au Chili.
À partir de ces mesures, ils ont déterminé que la planète faisait partie des planètes les plus légères découvertes à ce jour, avec un rayon de 72 % et une masse de 55 %, celle de la Terre. De telles dimensions indiquent que la planète a probablement un noyau riche en fer.
Les chercheurs ont ensuite réduit diverses possibilités pour la composition intérieure de la planète et ont découvert que le scénario qui correspondait le mieux aux données montrait qu’un noyau de fer représentait probablement 86 % de l’intérieur de la planète, similaire à la composition de Mercure.
“Nous trouvons une planète de la taille de Mars qui a la composition de Mercure”, déclare Vanderspek, chercheur principal au MIT. “C’est l’une des plus petites planètes détectées à ce jour, et elle tourne autour d’un nain M sur une orbite très étroite.”
Alors que les scientifiques continuent d’étudier GJ 367 b et son étoile, ils espèrent détecter les signaux d’autres planètes du système. Les propriétés de ces planètes, telles que leur espacement et leur orientation orbitale, pourraient fournir des indices sur la naissance de GJ 367 b et d’autres planètes à période ultra-courte.
“Comprendre comment ces planètes se rapprochent si près de leurs étoiles hôtes est un peu un roman policier”, explique Natalia Guerrero, membre de l’équipe TESS. « Pourquoi cette planète manque-t-elle de son atmosphère extérieure ? Comment s’est-il rapproché ? Ce processus était-il pacifique ou violent ? Espérons que ce système nous donnera un peu plus de perspicacité.
Référence : « GJ 367b : Une planète sous-terrestre dense à ultra-courte période transitant par une étoile naine rouge proche » 2 décembre 2021, Science.
DOI : 10.1126/science.aay3253
Cette recherche a été financée en partie par la NASA.
