Kepler, le mythique chasseur d'exoplanètes depuis l'espace par la méthode des transits planétaires n'est plus en service depuis 2018. Mais les données qu'il a collectées contiennent des surprises que les astrophysiciens continuent de débusquer. L'une des dernières en date concerne une super-Terre en orbite rapprochée de son étoile hôte qui est la plus dense de ce type connue à ce jour, avec la densité du plomb.

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    Cela fera bientôt 30 ans que la noosphère explore le monde des exoplanètes autour des étoiles de la Voie lactée encore sur la séquence principale. Plusieurs méthodes et instruments de détections les utilisant ont été mis à contribution. L'un des plus célèbres fut le télescope spatialtélescope spatial Kepler de la Nasa lancé le 6 mars 2009. Son but initial ? Observer en continu 150 000 étoiles dans la constellationconstellation du Cygne pour y surprendre des transits planétairestransits planétaires, c'est-à-dire de minuscules baisses de luminositéluminosité périodiques d'une étoile qui se produisent lorsqu'une exoplanète en orbiteorbite autour passe devant elle. Kepler a réalisé le premier relevé des exoplanètes de notre GalaxieGalaxie et est devenu la première mission de la Nasa à détecter des planètes de la taille de la Terre dans les zones potentiellement habitables de leurs étoiles.

    Les observations de Kepler ont pris fin en 2018. Quelques années auparavant, en raison d'un problème technique, une version étendue dans le temps mais dégradée, nommée mission K2K2, s'était déroulée en plus de la duréedurée de la mission nominale.


    Après neuf années passées dans l’espace lointain à collecter des données qui ont révélé que notre ciel nocturne était rempli de milliards de planètes cachées, soit plus de planètes que d’étoiles, la Nasa met fin aux opérations scientifiques du télescope spatial Kepler. Kepler laisse en héritage plus de 2 600 découvertes de planètes, dont certaines pourraient être des lieux prometteurs pour la vie. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa, Ames Research Center

    7 350 exoplanètes au compteur

    La majorité des exoplanètes découvertes avant la mission Kepler étaient de la taille de JupiterJupiter ou encore plus grandes, mais les découvertes du télescope ont révélé que la plupart des exoplanètes doivent statistiquement avoir une taille comprise entre celles de la Terre et de NeptuneNeptune. Techniquement, ce sont donc soit des super-Terressuper-Terres - c'est-à-dire des planètes rocheusesplanètes rocheuses plus grandes que la Terre -, soit des mini-Neptunes - c'est-à-dire des planètes gazeusesplanètes gazeuses avec un cœur rocheux. Kepler a également permis de démontrer que la majorité de ces exoplanètes avaient une période orbitalepériode orbitale très courte bien inférieure à celle de MercureMercure (88 jours), ce qui laisse penser que certaines étaient des géantes gazeusesgéantes gazeuses ou de glace ayant migré proche de leur étoile hôte, perdant leur atmosphère pour laisser un noyau rocheux, parfois entouré d'un océan global issu de la fusionfusion d'une enveloppe de glace autour de ce noyau.

    Plusieurs des exoplanètes découvertes par Kepler sont mentionnées dans la célèbre Encyclopédie des planètes extrasolaires, fondée en 1995 par Jean Schneider à l'observatoire de Paris. En ce mois de novembre 2024, elle recense plus de 7 350 exoplanètes confirmées, après avoir été détectées par des satellites comme Kepler et Tess.

    Aujourd'hui, une équipe internationale dirigée par des chercheurs japonais et européens a annoncé, dans un article publié dans Scientific Reports, qu'en fouillant dans les archives de la mission K2, elle avait découvert un nouveau système multiplanétaire autour d'une étoile semblable au SoleilSoleil, comprenant une planète à période ultracourte avec l'une des densités les plus élevées jamais mesurées. K2-360 est une étoile située à environ 750 années-lumièreannées-lumière de la Terre et une première exoplanète, K2-360 b avait été détectée en 2016 alors qu'elle effectuait des transits.

    Une nouvelle exoplanète, K2-360 c, a ensuite été détectée. Dans les deux cas, l'existence de ces deux astresastres a été confirmée en utilisant la méthode des vitesses radialesméthode des vitesses radiales en mesurant les décalages Doppler issus des perturbations du mouvementmouvement que ces exoplanètes provoquent avec K2-360. La méthode a été mise en pratique grâce notamment au spectrographespectrographe High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (Harps) équipant le télescope de 3,6 mètres de l'ESOESO, à l'observatoire de La Silla au Chili.


    En 1995, la détection d’une exoplanète, une planète en orbite autour d’un autre soleil, ouvre le rêve d’autres mondes à l’Univers tout entier. Combien sommes-nous de planètes habitables, voire habitées dans notre Galaxie : des milliards ou une seule ? De nouvelles techniques d’observation depuis l’espace améliorent la sensibilité. Avec le télescope spatial Kepler, le nombre d’exoplanètes explose. En 2018, on en dénombrait près de 4 000. Partez à la découverte des exoplanètes à travers notre websérie en neuf épisodes. Une vidéo à retrouver chaque semaine sur notre chaîne YouTube. Une playlist proposée par le CEA et l’université Paris-Saclay dans le cadre du projet de recherche européen H2020 Exoplanets-A. © CEA Recherche

    Selon le communiqué du National Institutes of Natural Sciences japonais :

    • K2-360 b est une « super-Terre » à période ultracourte (planète rocheuse plus grande que la Terre, mais plus petite que Neptune) d'environ 1,6 fois la taille de la Terre, qui orbite autour de son étoile toutes les 21 heures. Avec une massemasse 7,7 fois celle de la Terre, c'est la planète la plus dense et bien caractérisée de son genre découverte à ce jour ;
    • K2-360 c est une planète extérieure plus grande, au moins 15 fois plus massive que la Terre, qui orbite autour de son étoile tous les 9,8 jours. Cette planète ne transite pas par son étoile, sa taille exacte est donc inconnue.

    Toujours dans ce communiqué, John Livingston, auteur principal de l'étude du Centre d'astrobiologieastrobiologie de Tokyo, explique que « K2-360 b est vraiment remarquable : elle est aussi dense que du plombplomb, regroupant près de 8 masses terrestres dans une boule à peine plus grande que notre Planète. Cela en fait la planète la plus dense connue parmi la classe des planètes à période ultra-courte, qui orbitent autour de leur étoile en moins d'une journée ».

    Aussi proche de son Soleil, la surface de K2-360 b est très probablement fondue, recouverte d'un océan de magmamagma partiel voire global. En utilisant des modèles cosmogoniques sur la formation des exoplanètes basés sur les abondances chimiques observées de l'étoile hôte, les astrophysiciensastrophysiciens estiment que K2-360 b a probablement un gros noyau de ferfer représentant environ 48 % de sa masse.

    Une cosmogonie planétaire atypique ?

    Pour expliquer cette particularité, on peut penser que K2-360 b est le vestige d'une planète beaucoup plus grande entourée d'une vaste enveloppe gazeuse et qui aurait migré comme d'autres exoplanètes de type Jupiter chaudeJupiter chaude au point de s'approcher suffisamment de leur étoile pour que son rayonnement ait fini par souffler cette enveloppe.

    « Cette planète nous donne un aperçu du destin possible de certains mondes proches, où seuls les noyaux denses et rocheux subsistent après des milliards d'années d'évolution », déclare dans le communiqué le co-auteur Davide Gandolfi de l'université de Turin.

    Mais il y a plus. Les mêmes modèles cosmogoniques de la formation de ce système planétaire implémentés sur un ordinateurordinateur suggèrent que K2-360 c pourrait avoir joué un rôle crucial dans la formation et l'évolution du système. Alors que le scénario habituel prédit que lors de la formation de la majorité des systèmes planétaires, de nombreuses planètes proches sont censées avoir migré vers l'intérieur par le biais d'interactions avec leur disque de gazgaz natal, K2-360 b aurait probablement suivi un chemin différent en raison de la présence de K2-360 c.

    « Nos modèles dynamiques indiquent que K2-360 c aurait pu pousser la planète intérieure dans son orbite serrée actuelle par un processus appelé migration à haute excentricitéexcentricité. Cela implique des interactions gravitationnelles qui rendent d'abord l'orbite de la planète intérieure très elliptique, avant que les forces de maréeforces de marée ne la circularisent progressivement à proximité de l'étoile. Alternativement, la circularisation due aux marées pourrait avoir été induite par l'inclinaison de l'axe de rotation de la planète », explique le co-auteur Alessandro Trani de l'Institut Niels-Bohr.

    Toujours est-il que « K2-360 est un excellent laboratoire pour étudier comment les planètes se forment et évoluent dans des environnements extrêmes, conclut Livingston dans le communiqué, qui ajoute également que la découverte du système K2-360 fournit des informations précieuses sur l'architecture des systèmes planétaires et les processus qui les façonnent. Les planètes à période ultracourte comme K2-360 b sont relativement rares, et en trouver une avec un compagnon extérieur massif aide à contraindre les théories sur leur formation. »