18/12/2014

Première observation d'une SuperTerre avec un télescope terrestre

Pour la première fois, une équipe d’astronomes est parvenue à étudier une exoplanète de type SuperTerre avec un télescope terrestre relativement modeste.



La plupart des exoplanètes ont été détectées puis étudiées avec des télescopes spatiaux, dont la position en orbite rend la détection bien plus aisée. Certes, des très grosses exoplanètes, du type de Jupiter, ont pu également être détectées avec des télescopes terrestres, en revanche pour une SuperTerre, seulement 2 fois plus grosse que notre planète et 8 fois plus lourde, une détection depuis un télescope de 2,5 m de diamètre avec une atmosphère plus ou moins turbulente au-dessus de lui  est une réelle prouesse.

Vue d'artiste de 55 Cancri e comparée à la Terre
NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Cette exoplanète fait partie d’un système stellaire de 5 planètes tournant autour d’une étoile très semblable au soleil, qui s’appelle 55 Cancri (55 Cnc) située seulement à 40 années-lumière de chez nous, dans la constellation du Cancer. La planète est la petite cinquième du système et porte la lettre e : 55 Cnc e. Les quatre autres étant des grosses planètes comme Jupiter avec des masses comprises entre 0,14 et 3,8 masses joviennes.

55 Cnc e avait été découverte en 2004 par un télescope spatial par des mesures de vitesse de son étoile, mais a pu être détectée ici par la méthode du transit : il s’agit d’observer la diminution de luminosité de l’étoile lorsque la planète passe devant au cours de sa période orbitale. Les chercheurs parviennent ainsi à déterminer la taille de la planète, en l’occurrence, 55 Cnc e a un diamètre égale à 2% de celui de son étoile, pour une masse de 7,8 fois celle de la Terre, l'étoile, elle, a une masse de 0,9 fois la masse solaire. 

L’équipe européenne menée par Ernst De Mooij a utilisé un télescope de 2,5 m, le Nordic Optical Telescope (NOT) à l’observatoire del Roque de los Muchachos à La Palma, aux Canaries. Ils ont observé en mode spectrophotométrique, grâce à l'instrument Andalucia Faint Object Spectrograph and Camera (ALFOSC) associé au NOT,  en regardant en même temps l’étoile 55 Cnc et une deuxième étoile très proche (BO Cnc) qui leur a servi de référence pour éliminer les effets des perturbations atmosphériques et les effets instrumentaux parasites.
Coupole abritant le Nordic Optical Telescope à La Palma

La dimension de la planète 55 Cnc e qu'ils obtiennent et publient dans The Astrophysical Journal Letters est tout à fait cohérente avec d'autres valeurs obtenues avec des télescopes spatiaux en 2012 et en 2014, le canadien MOST (Microvariability and Oscillations of STars), qui est aussi le plus petit télescope spatial et l'états-unien plus imposant Spitzer.

Il faut tout de même garder à l'esprit que 55 Cnc e a beau être une superTerre, elle est loin d'être similaire à la Terre : c'est l'une des exoplanètes qui a la période de révolution autour de son étoile la plus courte : une année sur 55 Cnc e dure seulement 18 heures, ce qui veut dire aussi que cette planète se trouve à très grande proximité de son étoile, bien plus près que n'est Mercure du Soleil... ce qui veut dire que la température qui règne à sa surface est estimée à 1750°C. 

En fait, ce qui est très important c'est de savoir que l’on peut désormais suivre et étudier ce type de planètes depuis le sol, avec des « petits » télescopes, parce que ce sont justement les types de planètes qui seront massivement découvertes autour d’étoiles brillantes proches dans la décennie qui va venir grâce notamment à la mission TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), prévu pour être lancée par la NASA en 2017. Un autre avantage de ces télescopes de 2,5 m est que leur coût est sans commune mesure avec les télescopes géants comme les VLT ou l'E-ELT, et a fortiori les observatoires spatiaux.


Source :
Ground-based transit observations of the super-earth 55 cnc e
E. J. W. de Mooij et al.
The Astrophysical Journal Letters, 797:L21,  20 December 2014.


5 commentaires :

DavidP a dit…

Bonjour!

Encore une exoplanète située au raz de son étoile! Là tout de même, 18' pour faire le tour, c'est vraiment court! L'on pourrait facilement croire en l'erreur de calcul.
Comment sont expliquées officiellement de telles configurations orbitales comparées à celle de notre système solaire? Est-ce même ce dernier qui se démarque de la règle générale avec ses planètes les plus proches situées à plusieurs dizaines de millions de km ?
D'avance merci Dr

Dr Eric SIMON a dit…

Bonjour,

Le plus probable pou expliquer de telles orbites très resserrées ce sont des phénomènes de migration provoquées par des instabilités gravitationnelles. Dans ce système là, il y a 4 autres grosses planètes (la plus grosse fait presque 4 fois la masse de Jupiter), qui doivent avoir un effet gravitationnel très fort sur tous les petits corps...

Pascal Lauvergnat a dit…

Votre blog est toujours aussi intéressant et varié ; je me permet néanmoins une petite rectification : 55 Cancri e est certes proche de son étoile, mais pas à ce point là ! une période de 18 minutes la ferait orbiter très à l'intérieur de l'étoile (1/2GA vers 150 000 km); sa période est en fait de 18 heures.
Vu sa masse et sa densité, n'est-elle pas un bon candidat au titre de noyau de planète géante "épluché" par la proximité de l'étoile lors de sa migration ?
Enfin un petit point de nomenclature : le "e" n'implique pas 5 planètes, mais 4, le a étant réservé à l'étoile ; de fait il y a une 55 Cancri f, découverte après e.

Dr Eric SIMON a dit…

@ Pascal Lauvergnat : merci beaucoup pour ces corrections et précisions, les erreurs d'unités sont les pires... je corrige de ce pas dans le texte. Et je vérifierai mieux mes ordres de grandeurs la prochaine fois ;-)

Dr Eric SIMON a dit…

sur la nature de 55Cnc e, il se trouve que sa densité est tout à fait similaire à celle de Mercure, Vénus ou Terre (entre 5,2 et 5,5) (masse x 8 pour R x 2), du coup, ça ressemble plus à du tellurique...
Mais connait-on vraiment la nature des noyaux des géantes gazeuses ?