Ce petit monde riche en fer est extraordinairement métallique


Concept d'artiste de l'exoplanète GJ 367b en orbite autour de son étoile, toutes deux rougeoyantes là où elles sont exposées l'une à l'autre.

Pendant la journée, l’exoplanète GJ 367b (montrée ici dans un rendu d’artiste) est si chaude que le fer qu’elle contient pourrait presque commencer à fondre.Crédit : SPP 1992 (Patricia Klein)

Les astronomes ont repéré la planète la plus petite et la plus métallique à ce jour – un monde riche en fer qui se trouve à des années-lumière de la Terre et qui tourne autour de son étoile toutes les huit heures.

La planète, connue sous le nom de GJ 367b, fait les trois quarts de la taille de la Terre, mais beaucoup plus dense. Cela ressemble plus à Mercure, dans la mesure où il est composé principalement de fer et est surchauffé par le rayonnement ardent de son étoile. Le GJ 367b est à 1 500 °C pendant la journée – presque assez chaud pour que son fer commence à fondre.

GJ 367b est la plus petite planète au-delà du système solaire dont les scientifiques ont pu déterminer la composition, explique Kristine Lam, une astronome qui a récemment déménagé de l’Université technique de Berlin au Centre aérospatial allemand de Berlin, en Allemagne. Elle et ses collègues ont signalé la découverte le 2 décembre à Science1.

Les astronomes ont découvert plus d’une douzaine de planètes à « période ultracourte », qui sont si proches de leurs étoiles qu’elles effectuent une orbite complète en moins d’une journée, comme GJ 367b. Sa nature riche en fer en fait une sorte de laboratoire planétaire pour comprendre les conditions extrêmes dans lesquelles les planètes peuvent se former et évoluer.

La découverte « montre également notre capacité à mesurer la masse de minuscules planètes sous-terrestres », explique David Armstrong, astronome à l’Université de Warwick à Coventry, au Royaume-Uni. « Pouvoir observer de telles planètes, bien qu’elles soient à de nombreuses années-lumière de nous, est fascinant et promet de nombreuses découvertes de planètes semblables à la Terre à l’avenir. »

Une découverte « sauvage »

L’équipe de Lam a découvert GJ 367b en 2019 à l’aide des données du satellite de recherche de planètes Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, qui a repéré 172 des quelque 4 500 planètes connues pour être en orbite autour d’étoiles autres que le Soleil. GJ 367b est à plus de 9 parsecs (31 années-lumière) de la Terre, dans la constellation australe de Vela. Les chercheurs ont utilisé plusieurs télescopes au sol pour confirmer l’existence de l’exoplanète et recueillir des données qui ont révélé sa taille et sa masse avec des détails sans précédent — c’est 0,72 fois la taille de la Terre et 0,55 fois sa masse.

Ces deux informations précises ont permis à l’équipe de calculer la densité de la planète à plus de 8 grammes par centimètre cube, ce qui est proche de la densité du fer et bien supérieur aux 5,5 grammes par centimètre cube de la Terre. GJ 367b est probablement constitué principalement d’un noyau de fer entouré d’une fine couche de roche, avec peut-être de la glace ou du gaz l’enveloppant. « C’est assez sauvage », déclare Lisa Dang, astronome à l’Université McGill à Montréal, Canada.

D’autres planètes extrêmement denses ont déjà été découvertes, dont une presque aussi grosse que Neptune2. Mais trouver une version minuscule montre que les astronomes peuvent repousser les limites de la recherche de mondes extrêmes, dit Lam.

Mystères de la formation

Les théoriciens ont plusieurs idées sur la façon dont les planètes de métaux lourds pourraient se former. Ils auraient pu commencer comme de grandes planètes avec des noyaux de fer enrobés de vastes couches de roche, avant que des collisions avec d’autres roches spatiales n’enlèvent leur revêtement et laissent derrière elles le noyau de fer presque nu. Ou le rayonnement brûlant des étoiles des planètes aurait pu enlever une partie de la matière lors de la formation des corps.

L’étoile de GJ 367b est une naine rouge, plus petite et plus froide que le Soleil. L’équipe de Lam a repéré des indices d’une deuxième planète en orbite autour d’elle, environ une fois tous les 11 jours, mais n’a pas encore été en mesure de confirmer l’existence d’autres planètes que GJ 367b.

GJ 367b n’est probablement pas un endroit idéal pour rechercher une vie extraterrestre, étant donné sa chaleur et son rayonnement intenses. « Bien sûr, ce n’est pas agréable à vivre », dit Lam. Mais la planète pourrait potentiellement avoir une atmosphère, ce qui serait un environnement intéressant. Si la surface de la planète est partiellement fondue, alors GJ 367b pourrait avoir une atmosphère dominée par des minéraux qui ont bouilli à la surface de la planète, dit Dang. Lam et ses collègues espèrent rechercher une atmosphère à l’aide d’observatoires tels que le télescope spatial James Webb de la NASA, dont le lancement est prévu le 22 décembre.

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