Découverte d’un nouveau type de planète: une Terre géante

Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par l’Université de Genève (UNIGE), annonce la découverte d’une planète d’un genre nouveau: un monde solide, de composition rocheuse, d’une masse 17 fois supérieure à celle de la Terre. Les modèles théoriques n’envisageaient pas l’existence de tels «monstres rocheux» car leur attraction gravitationnelle devrait leur permettre d’amasser non seulement des matériaux solides, mais aussi et surtout de grandes quantités d’hydrogène et d’hélium, les éléments les plus abondants de notre Univers. Dans ce cas, la planète se transformerait en géante gazeuse comme Jupiter et ne ressemblerait plus du tout à la Terre. Or, la récente découverte, publiée dans la revue Nature, montre que ce scénario n’est pas forcément la règle.

«La surprise fut totale quand nous avons réalisé ce que nous avions trouvé», raconte Xavier Dumusque, astronome au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) et principal auteur de la découverte. «C’est une Terre mammouth!, renchérit Stéphane Udry de l’UNIGE et co-auteur de l’étude. L’existence de telles planètes ouvre de nouveaux horizons en ce qui concerne le développement de la vie dans l’Univers». La nouvelle «Terre géante», Kepler-10c, tourne autour d’une étoile similaire au Soleil en 45 jours. Elle est située à environ 560 années-lumière de la Terre, en direction de la constellation du Dragon. Le système comprend également une autre planète, Kepler-10b. Tournant autour de l’étoile en seulement 20 heures, il s’agit ici d’un «monde de lave» chauffé à l’extrême, d’une masse trois fois supérieure à celle de la Terre.

 Kepler-10c a été repérée pour la première fois par le satellite Kepler de la NASA. Le satellite utilise la méthode dite «des transits», qui consiste à mesurer précisément la diminution de la lumière d’une étoile lorsqu’une planète passe devant cette dernière. La quantité de lumière masquée par la planète renseigne directement sur la taille physique (diamètre) de celle-ci. Malheureusement, le diamètre seul ne permet pas de savoir si une planète est rocheuse ou gazeuse. Les astronomes savaient que Kepler-10c avait un diamètre d’environ 29’000 km, 2.3 fois supérieur à celui de la Terre. Cette taille assez imposante suggérait plutôt une planète de type «mini-Neptune», comprenant une épaisse enveloppe d’hydrogène et d’hélium. La masse de Kepler-10c a pu être mesurée précisément grâce à l’instrument HARPS-Nord installé sur le Telescopio Nazionale Galileo (TNG) sur l’île de La Palma aux Canaries. L’équipe d’astronomes du consortium HARPS-Nord* a pu déterminer que la planète était 17 fois plus «lourde» que la Terre, bien davantage que ce qui était attendu. Par conséquent, Kepler-10c est une planète très dense, faite principalement de roches et d’autres composants solides. «Si Kepler-10c s’est formée avec une atmosphère, elle a dû la conserver au cours de son existence car la planète est suffisamment massive pour que l’atmosphère ne puisse s’échapper», explique Xavier Dumusque.

L’existence de Terres géantes a de profondes implications pour l’histoire de l’Univers et le développement de la vie. Le système de Kepler-10 est âgé d’environ 11 milliards d’années, ce qui signifie qu’il s’est formé moins de 3 milliards d’années après le Big Bang. L’Univers primitif ne contenait que de l’hydrogène et de l’hélium. Les éléments plus lourds comme le silicium et le fer, nécessaires à la formation de planètes telluriques, ont été créés par la première génération d’étoiles que l’Univers a connue. Quand ces étoiles ont explosé à la fin de leur vie, elles ont ensemencé l’espace avec ces ingrédients de base, qui ont formé plus tard d’autres générations d’étoiles et de planètes. Ce processus s’est étalé sur des milliards d’années. Cependant, Kepler-10c démontre que l’Univers était capable de créer de grandes planètes rocheuses même à une époque où les éléments chimiques nécessaires étaient rares. «La découverte de Kepler-10c est la preuve que des planètes de type terrestre se sont formées très tôt dans l’histoire de l’Univers. Et qui dit planète rocheuse dit possibilité d’apparition de la vie», s’enthousiasme Stéphane Udry.

Ces travaux impliquent que les astronomes ne doivent pas négliger les vieilles étoiles dans leur quête de planètes habitables. Un point crucial quand on sait que la majorité des étoiles proches de notre Soleil ont déjà atteint un âge respectable. De nombreuses planètes similaires à la Terre se cachent donc probablement autour de nos plus proches voisines cosmiques.

*Consortium HARPS-Nord
Le consortium HARPS-Nord est un partenariat international comprenant l’Université de Genève (leader), TNG-INAF (Italie), le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (USA), l’Université de St Andrews, l’Université d’Edinburgh et la Queens University Belfast (Royaume-Uni).