Deux super-Terre gravitent autour de l’étoile K2-18

Représentation artistique de K2-18b (au premier plan), de son étoile, la naine rouge K2-18, et de la planète nouvellement découverte, K2-18c (au centre).

Représentation artistique de K2-18b (au premier plan), de son étoile, la naine rouge K2-18, et de la planète nouvellement découverte, K2-18c (au centre).

Crédit : Alex Boersma, www.alexboersma.com.

En 5 secondes

Des chercheurs en apprennent plus sur une exoplanète méconnue... et trouvent une autre planète par la même occasion.

Grâce à des données recueillies par l’Observatoire européen austral (ESO), des chercheurs ont récemment découvert qu’une exoplanète méconnue, K2-18b, pourrait bien être une planète analogue à la Terre, mais plus grosse. Ce qu’il y a de tout aussi fascinant, c’est que la même équipe de chercheurs a constaté que la planète avait une voisine, un fait jusqu’alors ignoré.

«C’était certes impressionnant de pouvoir calculer la masse et la densité de l’exoplanète K2-18b, mais que dire de la découverte d’une autre exoplanète grâce à un coup de chance? C’était tout aussi incroyable!» indique Ryan Cloutier, principal auteur de l’article à paraître dans le journal Astronomy and Astrophysics et candidat au doctorat au Centre for Planetary Sciences de l’Université de Toronto à Scarborough, au département d’astronomie et d’astrophysique de l’Université de Toronto et à l’Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) de l’Université de Montréal.

Les deux planètes orbitent autour de la naine rouge K2-18, une étoile située à une distance de 111 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Lion. Lorsque la planète K2-18b a été mise au jour en 2015, on a noté qu’elle était dans la zone habitable de l’étoile; sa surface est donc susceptible d’être couverte d’eau à l’état liquide, un élément essentiel à la vie telle que nous la connaissons.

K2-18 b: une super-Terre intrigante

Ryan Cloutier a travaillé en collaboration avec une équipe internationale composée de chercheurs de l’Observatoire astronomique de l’Université de Genève, de l’iREx, de l’Université de Grenoble, de l’Université de Toronto à Scarborough et de l’Université de Porto. Ils se sont basés sur un ensemble de données fournies par le High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) («chercheur de planètes par vélocimétrie de haute précision»), installé sur le télescope de 3,6 m de l’ESO situé à l’Observatoire de La Silla, au Chili. Le spectrographe HARPS permet de mesurer la vitesse radiale des étoiles – vitesse influencée par la présence de planètes. C’est l’un des plus précis qui existent à l’heure actuelle. Ainsi, à l’aide de cet outil, on peut détecter l’existence de planètes de très petite taille gravitant autour des étoiles.

Afin de savoir si l’exoplanète K2-18b était une version grand format de la Terre (une planète de type rocheux) ou une version petit format de Neptune (une planète formée majoritairement de gaz), les chercheurs devaient d’abord déterminer sa masse. Ryan Cloutier et son équipe ont fait appel à une méthode d’apprentissage machine pour l’établir à partir des vitesses radiales mesurées par le spectrographe HARPS. Ils ont ainsi pu établir que la planète était soit une planète principalement rocheuse dotée d’une petite enveloppe gazeuse semblable à la Terre mais plus grosse, soit une planète essentiellement composée d’eau et recouverte d’une épaisse couche de glace.

«Si l’on connaît la masse et le rayon d’une planète, on peut calculer sa masse volumique apparente et ainsi avoir une idée générale de sa composition, explique Ryan Cloutier. Avec les données dont nous disposons actuellement, nous ne pouvons pas savoir de quel type de planète il s’agit entre les deux, indique-t-il. En revanche, avec le télescope spatial James Webb, nous pourrons sonder son atmosphère et dire si c’est une planète possédant une atmosphère étendue ou si elle est couverte d’eau.»

Ce télescope, dont le lancement est prévu pour 2019, permettra de recueillir une série de données pour l’étude du système solaire, de l’Univers primordial et des exoplanètes.

«L’engouement pour ce télescope est tel qu’il faut prendre soin de bien choisir les exoplanètes qu’on veut étudier», mentionne René Doyon, coauteur de l’article et chercheur principal de l’imageur dans le proche infrarouge et spectrographe sans fente, le NIRISS, l’instrument de l’Agence spatiale canadienne qui est intégré au télescope spatial James Webb. Étant donné l’intérêt que présente l’exoplanète K2-18b sur le plan des études atmosphériques, ce sera une cible prioritaire pour ce télescope.»

Une autre planète

C’est en examinant les données sur K2-18b que Ryan Cloutier a remarqué quelque chose d’inhabituel. En effet, en plus de constater qu’un signal associé à la rotation de K2-18 était émis tous les 39 jours et qu’un autre associé à l’orbite de la planète K2-18b était visible tous les 33 jours, il a noté qu’un signal différent était capté tous les 9 jours.

«Quand nous avons pris connaissance de ces données, nous nous sommes arrêtés pour essayer de comprendre leur signification. Nous devions nous assurer que le signal n’était pas simplement du bruit, ce qui a nécessité une analyse méticuleuse. Mais le fait d’avoir enregistré ce signal initial constituait déjà un bon indice de la présence d’une autre planète», signale M. Cloutier.

Le doctorant

Même si la nouvelle planète K2-18c est plus proche de son étoile et donc trop chaude pour être dans sa zone habitable, les données laissent penser qu’à l’instar de K2-18b il s’agit d’une super-Terre, ce qui veut dire qu’elle possède une masse semblable à celle de notre planète. Ryan Cloutier, qui s’était fixé comme objectif de découvrir une exoplanète durant son doctorat, s’estime très chanceux de l’avoir atteint grâce à cet ensemble de données.

«Il a fallu attendre avant de crier victoire parce que nous devions effectuer bon nombre de vérifications afin de confirmer la validité des données. Une fois ce travail fait, nous avons compris que le signal avait bel et bien révélé l’existence d’une planète et que cette découverte était incroyable.»

À propos de cette étude

Ces travaux de recherche, qui ont bénéficié du soutien du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et de l’iREx, sont présentés dans le journal Astronomy and Astrophysics.

Lien vers l’article du journal: https://arxiv.org/abs/1707.04292.

À propos de l'iREx

L’Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) regroupe les meilleurs chercheurs et leurs étudiants afin de tirer pleinement profit des grands projets d’observation en cours ou à venir, avec l’objectif ultime de trouver de la vie ailleurs.

Relations avec les médias

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    Institut de recherche sur les exoplanètes de l'UdeM
    Tél: 514-343-6111, poste 7077
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    Université de Montréal
    Tél: 514 343-6796