Une exoplanète «photobombe» de nouvelles observations de CHEOPS
Vue d’artiste de l’étude des trois planètes, sous un ciel illuminé par la constellation du Loup. © Francois Schuiten & Laurent Durieux
Les «photobombes» sont des incidents provoqués par quelque chose ou quelqu’un qui entre de manière inattendue dans le champ de vision d’un appareil photo pendant la prise de vue. Par jeu ou par inadvertance, il arrive fréquemment qu’une personne ou un animal rentre dans le cadre. En revanche, il est extrêmement rare qu’il s’agisse d’une planète entière! Pourtant, c’est exactement ce qui s’est passé pendant que CHEOPS, le télescope spatial dirigé par les universités de Genève (UNIGE) et de Berne (UNIBE) et les membres du Pôle de recherche national PlanetS, prenait des photos d’un système planétaire situé à 48 années-lumière. Alors qu’il étudiait deux exoplanètes autour d’une étoile proche et brillante, le satellite CHEOPS a repéré de manière inattendue le passage devant l’étoile de la troisième planète connue du système. Cette observation, à lire dans la revue Nature Astronomy, révèle une exoplanète sans équivalent connu.
Yann Alibert est professeur d’astrophysique à l’Université de Berne et membre du PRN PlanetS. © Anne Wurthlin
Le système planétaire étudié par CHEOPS est situé dans la constellation du Loup (lupus en latin), autour d’une étoile appelée Nu2 Lupi, visible à l’oeil nu (mais pas depuis la Suisse). En 2019, des astronomes suisses avaient annoncé la détection de trois exoplanètes autour de cette étoile brillante, semblable au Soleil. Ces trois exoplanètes ont des masses comprises entre celles de la Terre et de Neptune (17 fois la Terre) et mettent 12, 28 et 107 jours pour faire le tour de l’étoile. «Ce qui rend ces exoplanètes vraiment exceptionnelles, c’est que nous pouvons les voir passer juste devant leur étoile. On dit qu’elles ‘transitent’», explique Yann Alibert, professeur d’astrophysique à l’UNIBE et co-auteur de l’étude. «Nous le savions déjà pour les deux planètes intérieures, c’est d’ailleurs ce qui nous a conduit à pointer CHEOPS vers ce système en premier lieu. Cependant, la troisième planète est assez éloignée de l’étoile, personne ne s’attendait à voir son transit!», ajoute Yann Alibert. En effet, plus la planète est éloignée de son étoile, moins elle a de chances de transiter.
Une planète pas comme les autres
C’est la première fois qu’une exoplanète ayant une période de révolution de plus de 100 jours – ce qui correspond à une distance de l’étoile entre celles de Mercure et de Vénus par rapport au Soleil – peut être repérée autour d’une étoile suffisamment brillante pour être visible à l’oeil nu. «En raison de sa période relativement longue, la quantité de rayonnement stellaire atteignant la planète est faible par rapport à la plupart des exoplanètes connues. Moins une planète reçoit de rayonnement, moins elle change au fil du temps. Par conséquent, une planète suffisamment loin de son étoile pourrait avoir conservé plus d’informations sur son origine», explique David Ehrenreich, professeur à l’UNIGE et scientifique de la mission CHEOPS, qui a cosigné l’étude. Jusqu’à présent, les quelques exoplanètes de ce type découvertes par les astronomes tournent autour d’étoiles peu lumineuses, les rendant difficiles à étudier. Pas cette fois: «Comme son étoile hôte est brillante et assez proche de nous, elle est plus facile à analyser. Cela en fait une cible en or pour une étude future, sans équivalent connu», ajoute David Ehrenreich.
De nouvelles perspectives grâce à d’autres télescopes
Laetitia Delrez a été chercheuse invitée à l’Université de Genève, maintenant à l’Université de Liège, en Belgique. Foto: Jean Louis Wertz
Les mesures de haute précision de CHEOPS révèlent que la troisième planète, appelée Nu2 Lupi d, a une taille environ 2,5 fois supérieure à celle de la Terre et une masse presque 9 fois supérieure. En combinant ces mesures avec des données d’archives d’autres observatoires et des modèles numériques développés par l’UNIBE, Laetitia Delrez, chercheuse invitée à l’UNIGE et auteure principale de l’étude, a pu déterminer avec précision la densité et la composition de la planète et de ses voisines: «La planète la plus interne est principalement rocheuse, tandis que les deux autres semblent enveloppées de gaz d’hydrogène et d’hélium, sous lesquels se cacheraient de grandes quantités d’eau.» Bien plus d’eau, en fait, que la Terre n’en possède: un quart de la masse de ces deux planètes serait constitué d’eau, contre moins de 0,1% pour la Terre. Cette eau n’est cependant pas liquide, mais se présente sous forme de glace à haute pression ou de vapeur à haute température, ce qui rend les planètes inhabitables. Ces découvertes ne sont toutefois qu’un début.
David Ehrenreich est professeur d’astrophysique à l’Université de Genève et membre du PRN PlanetS. © David Ehrenreich
«Maintenant que nous savons que les trois planètes transitent et que nous avons mesuré avec précision leurs propriétés, la prochaine étape consiste à les étudier avec des instruments plus grands et plus puissants que CHEOPS, comme le télescope spatial Hubble ou son successeur, le télescope spatial James Webb. Ils pourraient révéler d’autres détails, tels que la composition de l’atmosphère», explique David Ehrenreich. Compte tenu de ses propriétés générales et de son orbite, cette planète va devenir l’enfant-vedette des exoplanètes dotées d’une atmosphère tempérée autour d’une étoile similaire au Soleil.
Détails de la publication:
Delrez et al.: Transit detection of the long-period volatile-rich super-Earth ν2 Lupi d with CHEOPS, Nature Astronomy.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-021-01381-5
