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Combien de planètes autour de chaque étoile ?

Le 16 juin, un groupe d’astronomes européens, constitué de M. Mayor, D. Queloz, S. Udry, F. Pepe, C. Lovis (Observatoire de Genève) et de F. Bouchy (IAP), X. Delfosse (LAOG) et J.-L. Bertaux (Service d'Aéronomie) a annoncé la découverte d'un système formé de trois Super-Terres en orbite autour de l'étoile HD 40307.

Cette étoile de type K2.5 V, un peu plus légère que le Soleil, se trouve à 42 années-lumière, c'est-à-dire une de nos proches voisines à l'échelle de la Voie Lactée. Au cours des 5 dernières années, des mesures précises de cette étoile ont mis en évidence d’infimes variations de sa vitesse, qui ont révélé la présence de 3 petites planètes de fort petites masses et de périodes de 4.3, 9.6 et 20.4 jours. Elles ont respectivement 4.2, 6.7 et 9.4 fois la masse de la Terre. Il est intéressant de noter que la plus petite de ces planètes est 100 000 fois plus légère que l'étoile autour de laquelle elle tourne. Autant dire qu'elle ne fait pas beaucoup bouger l'étoile. Ceci illustre la sensibilité du spectrographe HARPS qui, à l'observatoire de La Silla (ESO, Chili), a permis la découverte de ce système planétaire.

Au cours des 13 dernières années, quelques 270 planètes ont été découvertes autour d'étoiles plus ou moins similaires au Soleil. Ces planètes sont pour la plupart des planètes géantes gazeuses comme Jupiter ou Saturne, dans le système solaire. Ces planètes géantes sont liées à environ 7% des étoiles du type solaire.

L'amélioration de l'instrumentation astronomique permet maintenant la détection d'innombrables planètes légères de la masse des planètes de glace telles Neptune ou Uranus (environ 15 fois la masse de la Terre) voire de planètes encore plus légères. Ces planètes de masses comprises entre 2 et 10 masses terrestres sont dénommées Super-Terres. Notons que de telles planètes n'existent pas parmi les planètes de notre système solaire.

Par la même occasion, ce groupe a annoncé la découverte de deux nouveaux systèmes planétaires :

Un premier constitué d'une Super-Terre de 7.5 masses terrestres de période courte (9.5 jours) et d'un Jupiter lointain de période proche de 3 années. Là encore, l'étoile HD 181433 de type K5 V est une étoile un peu plus légère que notre Soleil. Le second est constitué d'une planète de 4 jours de période et de masse de 22 fois celle de la Terre (un gros Neptune !) et d'une planète fort similaire à Saturne, si ce n'est que sa période est aussi de 3 ans.

Ces deux systèmes sont aussi le fruit du programme de recherche de planètes australes effectué avec le spectrographe HARPS.

Ces découvertes ne sont que la pointe de l'iceberg. En dépit de la difficulté à détecter ces petites planètes, l'analyse de l'ensemble des étoiles du programme HARPS révèle que 30% des étoiles analogues à notre Soleil ont des planètes de type Neptune ou Super-Terre si l'on se restreint à des périodes de 50 jours. Si l'on se rappelle que 7% des étoiles ont des planètes géantes, que l'on ajoute 30% de Neptune et de Super-Terres à courtes périodes, que l'on n'oublie pas que des Neptunes ou Super-Terres à périodes plus longues existent et que l'on est pas encore capable de détecter des Terres... quelle est la réponse à la question du titre ? Il ne reste plus maintenant aux scientifiques qu’à trouver d’encore plus petites planètes rocheuses, et pourquoi pas avec une température permettant à l'eau d'être liquide...

Ces résultats ont été annoncés lors de la conférence internationale "Extra-solar Super-Earths" consacrée à l'étude des Super-Terres qui s'est tenue à Nantes du 16 au 18 juin. Une conférence qui a réuni des astronomes et des géophysiciens pour l'étude de ces étranges planètes.

Note : Le spectrographe SOPHIE, installé à l'Observatoire de Haute-Provence (CNRS-INSU-OAMP) sur le télescope de 1.93 mètre depuis novembre 2006, a des performances voisines de celles de HARPS. Des optimisations sont en cours pour que cet instrument atteigne la même précision que son homologue de l'hémisphère Sud et soit en mesure de récolter ces planètes de type Neptune ou Super-Terre dans le ciel boréal.

 Combien de planètes autour de chaque étoile ?

Fig. 1 : Vue d'artiste du nouveau système planétaire [Crédit : ESO]

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François Bouchy
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juin 2008