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Une exoplanète toute montréalaise

Photo: NASA/Goddard/Robert Simmon (Terre), NASA/JPL (Neptune)
Radio-Canada

Une étudiante à la maîtrise de l'Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) de l'Université de Montréal et des collègues internationaux ont détecté une exoplanète située à une distance d'environ 145 années-lumière de la Terre.

Un texte d'Alain Labelle

Deux fois plus grande que la Terre, Wolf 503b est située dans la constellation de la Vierge. Elle orbite autour de son étoile tous les six jours. Elle se trouve ainsi très proche de son étoile, à une distance 10 fois plus petite que celle entre Mercure et le Soleil.

Le saviez-vous?

  • Pas moins de 3823 exoplanètes ont été officiellement détectées dans plus de 2860 systèmes planétaires.
  • Plus de 5000 exoplanètes supplémentaires sont actuellement en attente de confirmation.
  • Selon les estimations les plus récentes, il y aurait jusqu'à 700 millions de milliards de planètes rocheuses seulement dans l'Univers observable.

La découverte et la confirmation de cette nouvelle exoplanète ont été très rapides grâce au groupe de travail dont mon directeur, Björn Benneke, et moi-même faisons partie.

Merrin Peterson, étudiante à la maîtrise à l'UdM

« En mai, lorsque la dernière version des données de Kepler nous est parvenue, nous avons rapidement exécuté un programme qui nous a permis de déceler un grand nombre d’exoplanètes potentielles. Wolf 503b figurait au nombre de celles-ci », explique Mme Peterson.

Le programme auquel a eu recours l’équipe québécoise repère les creux périodiques distincts qui apparaissent dans la courbe de lumière d’une étoile lorsqu’une planète passe devant elle.

L’équipe a réussi son exploit grâce au spectre de l’étoile hôte obtenu à l'aide du télescope infrarouge de 3 mètres de diamètre de la NASA, situé à une altitude de 4168 mètres, au sommet du Mauna Kea, à Hawaï.

Cette étoile est une vieille « naine orange » légèrement moins lumineuse que le Soleil. Elle est environ deux fois plus âgée que notre étoile.

Les astrophysiciens ont aussi déterminé précisément son rayon ainsi que celui de l’exoplanète Wolf 503b.

Pour établir que Wolf 503b était bien une planète, les chercheurs ont obtenu des mesures d’optique adaptative de l’observatoire Palomar, situé au nord de San Diego, aux États-Unis.

Ils ont aussi utilisé des données d’archives. Ces informations ont permis d’établir qu’il ne s’agissait pas d’une étoile binaire dont le second élément, de taille plus imposante, aurait pu être considéré comme une planète en transit.

L’intérêt de Wolf 503b

L’intérêt de l’exoplanète réside dans sa taille. Les informations recueillies par Kepler ont permis d’établir depuis quelques années que la plupart des planètes de la Voie lactée dont l’orbite est proche de leur étoile sont à peu près aussi grosses que Wolf 503b. Une taille qui se situe quelque part entre celle de la Terre et celle de Neptune (qui est 4 fois plus grande que la Terre).

Comme il n’existe pas d’exemple de ce type de planète dans notre système solaire, les astronomes se demandent si ces planètes sont de petites « super-Terre » rocheuses ou des miniversions gazeuses de Neptune.

Le saviez-vous?

Une autre découverte récente a permis d’établir qu’il y a beaucoup moins de planètes dont la taille est comprise entre 1,5 et 2 fois celle de la Terre que de planètes plus petites ou plus grandes que cela. Les auteurs de cette découverte publiée en 2017 expliquent que cette différence, dite « écart de Fulton », pourrait être ce qui distingue les deux types de planètes.

Wolf 503b est l’une des seules planètes dont le rayon est proche de l’écart et qui est assortie d’une étoile suffisamment brillante pour qu’elle se prête à une étude plus détaillée qui permettra de cerner sa véritable nature.

Björn Benneke, professeur à l’UdeM et membre de l’iREx et du Centre de recherche en astrophysique du Québec

« Elle offre une excellente occasion de mieux comprendre l’origine de cet écart dans la distribution des rayons ainsi que la nature des fascinantes populations de "super-Terre" et de "sous-Neptune" dans leur ensemble », explique le Pr Benneke.

Proche de la Terre

Un autre intérêt du système Wolf 503 réside dans sa proximité relative par rapport à la Terre. Il est donc très brillant.

La prochaine étape des scientifiques pourrait consister à mesurer la vitesse radiale. Cette connaissance permettrait de déterminer la masse des planètes en orbite autour d’elles. Il faut savoir qu’une planète plus massive présente une influence gravitationnelle plus marquée sur son étoile, et la variation de la vitesse radiale de l’étoile au fil du temps est plus importante.

La masse combinée jumelée avec le rayon défini par les observations de Kepler permettra d’établir la masse volumétrique apparente de la planète, une information qui nous renseignera sur sa composition..

Par exemple, pour ce qui est de son rayon, si la composition de la planète était semblable à celle de la Terre, sa masse devrait être environ 14 fois supérieure. Si, comme c’est le cas de Neptune, elle possédait une atmosphère riche en gaz ou en matières volatiles, sa masse correspondrait à peu près à la moitié.

L’arrivée de James-Webb

En raison de sa luminosité, Wolf 503b sera également un objet d’étude de choix pour le remplaçant de Hubble, le télescope spatial James-Webb.

En ayant recours à la technique de spectroscopie de transit, il sera possible d’étudier le contenu chimique de l’atmosphère de la planète et peut-être de détecter la présence d’eau ou d’hydrogène.

Ces connaissances pourront permettre d’établir si l’atmosphère de Wolf 503b est semblable à celle de la Terre ou de Neptune, ou complètement différente des atmosphères des planètes de notre système solaire.

De telles observations ne peuvent être réalisées dans le cas de la plupart des planètes identifiées par Kepler parce que leur étoile hôte est la plupart du temps beaucoup moins lumineuse. Pour cette raison, les masses volumétriques apparentes et les compositions atmosphériques de beaucoup d’exoplanètes demeurent toujours mystérieuses.

Le détail de cette découverte est l'objet d'un article publié dans The Astronomical Journal (en anglais) (Nouvelle fenêtre).

En février 2017, une équipe internationale d'astrophysiciens avait annoncé l’observation de sept planètes de la taille de la Terre et de température modérée, gravitant autour d'une étoile située à moins de 39 années-lumière. Ce système planétaire en orbite autour d'une étoile naine constitue l'un des plus intéressants découverts à ce jour.

Astronomie

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