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L’étoile Gliese 1214 est cinq fois plus petite que le Soleil, trois cents fois moins lumineuses, avec une température de surface d’environ 3 000 degrés, et elle est à une distance de 40 années-lumière de nous. C’est en observant cette étoile avec le système MEarth américain qui utilise 8 télescopes automatiques de 40 cm de diamètre installé sur le Mont Hopkins en Arizona, qu’une exoplanète a été détectée grâce à la méthode des transits. Son existence a été confirmée et sa masse déterminée grâce aux mesures des vitesses radiales faites avec l’instrument HARPS installé au télescope européen de 3,6m de l’ESO à La Silla au Chili.

Une année de 38 heures

Gliese 1214b est 6,5 fois plus massive que la Terre. Il s’agit donc d’une super-Terre, la seconde détectée comme éclipsant partiellement son étoile à chaque orbite, ce qui permet une mesure directe de son rayon équivalent à 2,7 fois celui de notre Terre. La première super-Terre découverte par la méthode des transits le fut par le satellite CoRoT du CNES : CoRoT-7b.

Gliese 1214b fait le tour de son étoile en seulement 38 heures et est 60 fois plus près de son étoile que notre Terre du Soleil. Avec ces différents éléments et les modèles existants, les astronomes en ont déduit que cette exoplanète devrait être composée de fer et de silice avec une grande quantité d’eau sous forme de glace, le tout étant entouré d’une atmosphère constituée d’hydrogène et d’hélium.
La température à la surface de l’exoplanète serait d’environ 200°C et l’étoile ayant un âge compris entre 5 et 10 milliards d’années, cette atmosphère ne serait pas une atmosphère primordiale et pourrait provenir du dégazage ou de la photodissociation des matériaux de l’exoplanète.

Un type de planète absent de notre système solaire

Les deux super-Terres, pour lesquelles les masses et rayons ont pu être mesurés, sont très différentes l’une de l’autre. Si elles ont toutes les deux des masses similaires, le rayon de Gliese 1214b est beaucoup plus important que celui de CoRoT-7b, impliquant des compositions différentes. Les planètes de type super-Terre occupent une gamme de masses intermédiaires entre celles des planètes telluriques telles que la Terre et Vénus et celles des planètes géantes de glace telles que Neptune et Uranus. Ce type de planètes n’est pas présent dans notre système solaire et nous ne savons pas dans quelles mesures elles sont aptes à héberger la vie (et dans quelle mesure elles devront être des cibles pour les futurs programmes de recherche de trace de vie). Pour cela, il faudrait que leurs atmosphères soient d’un type proche de celle de la Terre, ce qui n’est pas le cas de Gliese 1214b, qui possède une atmosphère beaucoup trop épaisse du type de celle de Neptune.

De nouvelles découvertes à venir

L’analyse de cette atmosphère récemment formée va être facilitée par le fait que Gliese 1214b est proche de nous et qu’orbitant autour d’une petite étoile, les transits donnent beaucoup plus d’information sur les paramètres physiques de l’exoplanète. Dans les années à venir les études observationnelles qui seront menées sur Gliese 1214b vont nous révéler beaucoup d’éléments sur la composition des atmosphères des super-Terres.

[1] Font partie de cette équipe :

* D. Charbonneau, Z. K. Berta, J. Irwin, C. J. Burke, P. Nutzman, D. W. Latham, R. A. Murray-Clay, M. J. Holman, E. E. Falco; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA.
* L. A. Buchhave; Niels Bohr Institute, Danemark.
* C. Lovis, S. Udry, D. Queloz, F. Pepe, M. Mayor; Observatoire de Genève, Suisse.
* X. Bonfils, X. Delfosse, T. Forveille Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble (LAOG, INSU-CNRS, Université Joseph Fourier, Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble), France.
* J. N. Winn, Massachusetts Institute of Technology, USA.

L’équipe française du LAOG est experte dans la mesure des vitesses radiales et notamment pour les étoiles de faibles masses (naines rouges).

Référence :

« A super-earth transiting a nearby low-mass star ».D. Charbonneau, Z. K. Berta, J. Irwin, C. J. Burke, P. Nutzman, L. A. Buchhave, C. Lovis, X. Bonfils, D. W. Latham, S. Udry, R. A. Murray-Clay, M. J. Holman, E. E. Falco, J. N. Winn, D. Queloz, F. Pepe, M. Mayor, X. Delfosse, T. Forveille. Nature 17/12/2009.

Source : Institut national des sciences de l’univers (Insu/CNRS)

A écouter : Comment nous avons découvert la première exoplanète (Les podcasts de Ciel & Espace Radio)

Pour en savoir plus : les ressources web de Science.gouv en astronomie