Une année de huit heures

Communiqué de presse Science

Parmi les planètes extrasolaires connue, "GJ 367 b" est un poids plume. Avec la moitié de la masse de la Terre, la planète récemment découverte est l’une des moins massives parmi les quelque 5000 exoplanètes connues à ce jour. La planète extrasolaire met environ huit heures pour exécuter son orbite autour de son étoile hôte. Avec un diamètre d’un peu plus de 9000 kilomètres, GJ 367 b se situe en taille entre Mars et La Terre. Le système planétaire est proche, situé à un peu moins de 31 années-lumière de la Terre, et est donc idéal pour une étude plus approfondie. Cette découverte démontre qu’il est possible de déterminer avec précision les propriétés des exoplanètes, même les plus petites et les moins massives. De telles études constituent une clé pour comprendre comment les planètes terrestres se forment et évoluent.

Un groupe international de 78 chercheurs, comprenant 5 chercheurs de l’IPAG, présente les résultats de ses études dans la revue scientifique Science. Avec une période orbitale de seulement un tiers d’un jour terrestre, GJ 367 b se déplace très rapidement. D’après la détermination précise de son rayon et de sa masse, GJ 367b est classée comme une planète rocheuse et sa composition semble présenter des similitudes avec Mercure.

Des mesures extrêmement précises

Un quart de siècle après la première découverte d’une planète extrasolaire, l’attention est aujourd’hui portée sur la caractérisation plus précise des planètes, notamment des planètes de type terrestre. De nombreuses exoplanètes ont été découvertes à l’aide de la méthode des transits - la mesure d’infimes différences dans la lumière provenant de l’étoile lorsque la planète passe entre elle et nous. GJ 367 b a été découverte grâce à cette méthode, avec l’aide du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA. L’équipe grenobloise a été en charge de mesurer la vitesse de l’étoile, celle-ci change très légèrement à cause de la perturbation gravitationnelle causée par la présence de la planète. Nous détectons un variation de vitesse de moins de 3km/h sur cette étoile nous permettant de mesurer une masse de seulement la moitié de celle de la Terre.

L’étoile hôte est une "naine rouge".

L’étoile autour de laquelle orbite cette exoplanète, une naine rouge appelée GJ 367, ne fait que la moitié de la taille du Soleil. Cela a été bénéfique pour cette découverte car le signal de transit de la planète en orbite est plus important que si l’étoile était de la taille du Soleil. Les naines rouges sont non seulement plus petites, mais aussi plus froides que le Soleil. Elles font partie des objets stellaires les plus courants dans notre voisinage cosmique et sont donc des cibles appropriées pour la recherche d’exoplanètes.

Vue d’artiste de l’exoplanète GJ 367

L’exoplanète GJ 367b orbite autour de son étoile en un temps extrêmement court. En seulement 8 heures, une année s’est écoulée sur cette planète. Nous ne connaissons rien de tel dans notre système solaire : Mercure est la planète la plus rapide au sein du système solaire avec une période orbitale de 88 jours, comparée à GJ 367b c’est un escargot.

GJ 367b est une planète rocheuse beaucoup plus dense que la Terre et dont la structure est similaire à celle de Mercure. Elle possède probablement un grand noyau de fer. Cette caractérisation précise repose sur des mesures de haute précision du rayon et de la masse - ce qui ne va pas de soi pour les exoplanètes. GJ 367b tourne autour d’une étoile naine qui fait environ la moitié de la taille du Soleil. Le rayonnement de la planète est énorme en raison de la faible distance qui la sépare de l’étoile : Sur l’hémisphère 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.

Masse et rayons des petites planètes connues

Le diagramme montre le rapport entre la masse (échelle horizontale) et le rayon (échelle verticale) des exoplanètes qui sont plus petites que deux rayons terrestres et dont les mesures de la masse et du rayon ont une précision meilleure que 30%. Le rayon et la masse des planètes sont donnés comme des multiples ou des fractions du rayon et de la masse de la Terre.

Les cercles indiquent les planètes dont la masse a été déterminée par la méthode de la vitesse radiale. Les triangles indiquent les planètes dont la masse a été déterminée à l’aide des variations du temps de transit. Les croix autour des points de données indiquent la précision de la mesure. GJ367 est l’une des plus petites planètes et sa masse a été déterminée par la méthode de la vitesse radiale avec la plus grande précision.

Pour comparaison, les planètes terrestres du système solaire, Mercure, Vénus, la Terre et Mars, sont représentées. Les couleurs des points de données indiquent les températures d’équilibre de la face diurne éclairée par l’étoile.

Les relations théoriques masse-radius peuvent être utilisées pour déduire l’intérieur de la planète. À titre indicatif, cinq types de noyaux planétaires sont dessinés : un noyau de fer pur (100% Fe), des noyaux à teneur en fer décroissante (80% et 50%), des planètes rocheuses pures (100% MgSiO3) et un noyau planétaire composé de 50% d’eau.

L’exoplanète GJ 367b récemment découverte est probablement une planète dominée par le fer.