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Paris, 21 décembre 2011

Les exoplanètes de tous les records

Deux noyaux d'anciennes planètes géantes ayant perdu leur enveloppe gazeuse, tournant autour du résidu d'un coeur de géante rouge : c'est un système planétaire en ruines que vient de découvrir une équipe internationale menée par un chercheur CNRS de l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (CNRS/Université Toulouse 3 Paul Sabatier). Ces deux exoplanètes sont les plus petites, les plus chaudes et les plus proches de leur étoile jamais découvertes à ce jour. Voilà qui pourrait apporter un éclairage nouveau sur la destinée des systèmes planétaires. Ce résultat est publié dans la revue Nature du 22 décembre 2011.

 C'est en analysant les données du satellite Kepler de la NASA sur les pulsations de l'étoile KIC 05807616 qu'une équipe d'astrophysiciens, menée par le Français Stéphane Charpinet, de l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), remarque une présence intrigante : deux infimes modulations périodiques de 5.76 et 8.23 heures, d'à peine 0.005% de la brillance de l'étoile. Les astrophysiciens devinent alors la présence de deux corps en orbite, ces variations ne pouvant être attribuées aux oscillations de l'étoile ou à d'autres causes.

Les variations observées proviennent de la réflexion de la lumière de l'étoile sur la surface éclairée de ces corps et de la variation de l'émission thermique entre leur hémisphère éclairé, le plus chaud, et celui maintenu dans l'ombre, plus froid. Les calculs des chercheurs montrent que pour produire d'aussi petites variations de brillance, la taille des corps en orbite doit être comparable à celle de la Terre, probablement 0.76 et 0.87 rayons terrestres, soit les plus petites planètes détectées à ce jour autour d'une étoile toujours active autre que le Soleil (1).

Autre record, ces planètes sont les plus proches de leur étoile jamais observées : seulement 897 000 km et  1 137 000 km ! Des astres errants bien téméraires comparés à Mercure, la planète la plus proche du Soleil, pourtant située à environ 58 millions de km de lui. Comme l'étoile KIC 05807616 est particulièrement chaude, avec une température de 27 400 °C en surface, la température sur ces deux planètes pourrait atteindre 7700 à 8700 °C dans l'hémisphère éclairé, encore un record ! Alors qu'il fait "seulement" 470 °C à la surface de Vénus, la planète la plus chaude de notre système solaire.

De quoi interpeler les astrophysiciens sur la nature de ces corps susceptibles de survivre à un tel enfer, si proches de leur étoile hôte. Explication la plus plausible : il s'agirait des restes d'anciennes planètes géantes gazeuses. Ces astres autrefois semblables à des “Jupiter” chauds devaient orbiter près de leur étoile brûlant encore de l'hydrogène dans son noyau. Arrivée en fin de vie, KIC 05807616 enfla pour devenir une géante rouge. Les planètes l'entourant auraient été immergées dans ses hautes couches et leur enveloppe se serait alors totalement évaporée. De cet épisode extrême ne restent aujourd'hui que les ruines du système planétaire : les planètes réduites à leur seul noyau dense, principalement constitué de fer et d'autres éléments lourds, et KIC 05807616, coeur d'hélium en fusion de l'ancienne géante rouge surmonté d'une mince couche d'hydrogène. En effet, pour former l'étoile actuelle, la géante rouge a dû éjecter la quasi totalité de son enveloppe par un mécanisme amplifiant la perte de masse, et les deux planètes découvertes autour de cette étoile pourraient avoir déclenché ce processus.

exoplanetes_CP2

© S. Charpinet

Planètes chthoniennes (2) proches du coeur d'une ancienne étoile géante rouge




Notes :

1- Des planètes plus petites ont déjà été détectées, mais autour de pulsars, des étoiles à neutrons qui sont les restes inertes de supernovae. Ces planètes se seraient formées après l'explosion de l'étoile à partir des matériaux éjectés dans l'explosion.
2- Les noyaux solides d'anciennes planètes gazeuses évaporées sont appelés des planètes chthoniennes.

Références :

"A compact system of small planets around a former red-giant star". S. Charpinet, G. Fontaine, P. Brassard, E.M. Green, V. Van Grootel, S.K. Randall, R. Silvotti, A.S. Baran, R.H. Østensen, S.D. Kawaler, & J.H. Telting. Nature, 2011 Dec. 22.
DOI 10.1038/nature10631

Contacts :

Chercheur CNRS l Stéphane Charpinet l T 06 28 25 31 94 (à partir du 23 décembre) l stephane.charpinet@irap.omp.eu

Chercheur Université de Liège l Valérie Van Grootel l T +32 4 366 9730 l valerie.vangrootel@ulg.ac.be

Presse CNRS l Julien Guillaume l T 01 44 96 46 35 l julien.guillaume@cnrs-dir.fr


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