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Université

Mis en ligne le 16/05/2007

Une petite planète de glace


(La photo: GJ 436, vue d’artiste © Nasa-JPL)
Une équipe d’astronomes menée par un chercheur de l’Université de Liège a mesuré le transit d’une petite planète de la taille de Neptune en dehors de notre système solaire. La mesure de ce transit permet pour la première fois d’accéder à la structure d’une planète de petite taille, et a mis en évidence le fait qu’elle est composée principalement d’eau, comme Uranus et Neptune.
Des observations effectuées en avril depuis l’Observatoire OFXB situé à St-Luc en Suisse (2ème photo) ont permis de mettre en évidence une légère diminution de la luminosité de GJ 436, une petite étoile (naine rouge) située à 30 années-lumière de la Terre et connue depuis 2004 pour abriter une petite planète de 22 fois la masse de la Terre en orbite à 4 millions de kilomètres (0.03 unité astronomique) de son étoile, au moment précis où la planète passait entre son étoile et la Terre. Cet événement appelé transit a été ensuite confirmé par des télescopes en Israël, puis mesuré avec précision avec le télescope Euler de l’Observatoire astronomique de l’Université de Genève, situé au Chili.
La mesure de ce transit permet de calculer le diamètre de la planète qui est de 50000 km, soit environ 4 fois celui de la Terre. Cette mesure permet de déterminer que la planète est principalement composée d’eau. Si la planète était composée d’hydrogène et d’hélium comme Jupiter et Saturne elle serait plus grosse, et si elle était composée de roches et de fer comme la Terre, Mars ou Venus, elle serait plus petite. D’après Michaël Gillon, chercheur liégeois à la tête de l’équipe responsable de cette découverte, « cela représente un pas important sur la route qui conduit à la détection et à la caractérisation de planètes semblables à la Terre ». « Cela est d’autant plus extraordinaire que l’Observatoire de St-Luc est dédié principalement à la vulgarisation et au tourisme », dit Brice-Olivier Demory, chercheur à l’Observatoire de Genève et membre du comité scientifique de l’OFXB.
Cette planète d’eau peut soit être entourée d’une couche de gaz constituée d’hydrogène et d’hélium, comme Neptune et Uranus (voir Figure 2), soit être couverte d’eau jusqu’à l’extérieur, comme la plupart des satellites de Jupiter. La proximité entre la planète et son étoile et l’effet de serre vraisemblable élevé que subit la planète permettent d’estimer la température à la surface de celle-ci à plus de 300 degrés centigrades. Si son atmosphère contient beaucoup d’eau, c’est sous forme de vapeur.
A l’intérieur, l’eau doit se trouver dans un état solide exotique qui n’existe pas sur Terre, mais que les physiciens ont reproduit en laboratoire. D’après Frédéric Pont, chercheur à l’Observatoire de Genève, « l’eau a en effet plusieurs états solides, outre la glace classique qui nous est familière. A très haute pression, elle se transforme d’abord en liquide puis en solide plus dense que l’eau et que la glace, de la même manière que le carbone sous forme de graphite se transforme en diamant sous la pression. Les physiciens appellent ces formes d’eau solide ‘Glace VII’ et ‘Glace X’. Si nos océans étaient beaucoup plus profonds, ces formes exotiques de glace se formeraient dans leur fond ». Dans la planète de GJ 436, cette curieuse « glace » se trouve de plus à très haute température. Au centre de la planète se trouve vraisemblablement un cœur rocheux d’une taille comparable à la Terre.

La mise en évidence de ce monde de glace chaude a une conséquence importante. Elle montre pour la première fois que des planètes semblables à Neptune existent à des distances proches de leur étoile. Cela permet d’imaginer que les nombreuses planètes de petites masses détectées autour des autres étoiles sont également composées d’eau. Certaines d’entre elles possèdent peut-être une atmosphère avec des températures moins élevées permettant d’imaginer la présence d’eau liquide et donc d’un immense océan à leur surface. Ces planètes sont connues sous le nom de «planètes océans».
«Le satellite Corot qui vient de débuter sa mission aura la capacité de détecter des planètes de taille semblable à celle que nous venons de mesurer autour de l’étoile GJ 436, et même plus petites. Le programme Corot auquel des astronomes des Universités de Liège et de Genève participent, permettra de poursuivre au-delà de cette découverte et à grande échelle l’étude et l’exploration des planètes océans et des planètes rocheuses comme la Terre.» dit Didier Queloz, chercheur à l’Observatoire de Genève et co-découvreur avec Michel Mayor de la première planète extrasolaire en 1995.

Pour en savoir plus :

Les résultats de cette recherche sont décrits dans une publication scientifique à paraître dans la revue « Astronomy and Astrophysics » www.aanda.org.
L’article est à lire aussi sur www.lanl.gov/list/astro-ph dès ce 16 mai 2007.

L’équipe scientifique à l’origine de cette découverte est composée de Michaël Gillon(1,2), Frédéric Pont(2), Brice-Olivier Demory (2,3), Frédéric Mallmann(3), Michel Mayor(2), Tzevi Mazeh(4), Didier Queloz(2), A. Shporer(4), Stéphane Udry(2), C. Vuissoz(5).

(1) Université de Liège, Belgique ;(2) Université de Genève, Suisse ;(3) OFXB, Suisse ;(4) Tel Aviv University, Israël ;(5) EPFL, Suisse.