Gliese 581 c

Gliese 581 c (en abrégé GJ 581 c) est une planète extrasolaire (exoplanète) confirmée en orbite autour de l’étoile Gliese 581, une naine (classe de luminosité V) rouge (type spectral M) située à une distance d’environ 20,5 années-lumière du Soleil, dans la constellation zodiacale de la Balance[3].

Gliese 581 c

Taille comparée de Gliese 581 c avec la Terre et Neptune selon différents modèles de composition.
Du plus petit au plus grand rayon :
modèle de planète métallique pure,
type tellurique à 67 % Fe, 32,5 % MgSiO3,
aqueuse à 75 % H2O, 3 % Fe, 22 % MgSiO3,
aqueuse pure dépourvue d'enveloppe H2/He.
Étoile
Nom Gliese 581
Constellation Balance
Ascension droite 15h 19m 26s
Déclinaison −07° 43′ 20″
Type spectral M3V

Localisation dans la constellation : Balance

Planète
Type Super-Terre
Caractéristiques orbitales
Demi-grand axe (a) 0,072 993 ± 0,000 022  UA  [1]
Excentricité (e) Fixée à 0  [1]
Période (P) 12,919 1 ± 0,005 8  d  [1]
Époque (τ) 2 451 409,762JJ
Caractéristiques physiques
Masse (m) > 5,6 ± 0,3 M⊕ [1]
Température (T) 270 à 313  kelvins (-3 à +40 °C)
Découverte
Découvreurs Udry et al.
Méthode vitesses radiales
Date 4 avril 2007
Statut confirmée[2]

Elle a été découverte le par une équipe d'astronomes français, portugais et suisses dirigée par Michel Mayor. D'une masse au moins cinq fois et demie supérieure à celle de la Terre, elle serait d'un diamètre une fois et demie plus grand. Elle gravite dans la zone habitable de Gliese 581[4] et sa température moyenne pourrait être comprise entre 0 °C et 40 °C, ce qui autoriserait la présence d'eau à l'état liquide en surface. C'est, avec Gliese 581 g, l'exoplanète connue qui ressemble le plus à notre Terre.

Gliese 581 c appartient à un système de six planètes, dont la première (Gliese 581 b) était connue antérieurement[5]. Gliese 581 c a été découverte, comme ses consœurs, avec le spectrographe ultra-stable HARPS, installé au télescope de 3,6 m de l'Observatoire de La Silla (ESO), au Chili[6].

Désignation

Gliese 581 c a été sélectionnée par l'Union astronomique internationale (IAU) pour la procédure NameExoWorlds, consultation publique préalable au choix de la désignation définitive de 305 exoplanètes découvertes avant le et réparties entre 260 systèmes planétaires hébergeant d'une à cinq planètes. La procédure, qui a débuté en juillet 2014, s'achèvera en août 2015, par l'annonce des résultats, lors d'une cérémonie publique, dans le cadre de la XIXe Assemblée générale de l'IAU qui se tiendra à Honolulu (Hawaï)[7].

Description

Caractéristiques physiques

Gliese 581 c est l'exoplanète découverte qui se rapproche le plus de la Terre du point de vue des conditions supposées de surface, de température et de taille. Les premières estimations indiquaient que la température moyenne à la surface de cette planète serait comprise entre 0 °C et 40 °C, ce qui a laissé penser à la présence potentielle d'eau à l'état liquide à sa surface et donc une possible présence de vie extraterrestre. Ceci lui permettrait de potentiellement supporter la vie d'organismes semblables aux extrêmophiles terrestres[8],[9].

Néanmoins, ces valeurs théoriques de température à sa surface ont été estimées à partir de l'albédo théorique de la planète :

  • si l'albédo de Bond de Gliese 581 c est comparable à celui de Vénus, qui est de 65 %, sa température d'équilibre devrait être en surface de l'ordre de 270 K, soit −3 °C.
  • s'il est comparable à celui de la Terre, qui est de 37 %, on obtient en revanche une température d'équilibre de 313 K, soit 40 °C.

Ces suppositions partent du postulat que la planète possède une atmosphère pour conditionner cette température et éviter des écarts très importants entre la nuit et le jour, comme on les observe sur la Lune par exemple.

Comme sur Terre, il est très probable qu'il y ait un effet de serre dans cette atmosphère, faisant croître sensiblement la température de surface (sur Terre, la température moyenne sans effet de serre passerait de +15 °C à −18 °C (288 à 255 K)).

Tout dépend bien sûr de la composition chimique de son atmosphère, mais il semble plus vraisemblable que la température moyenne à la surface de cette planète soit comprise entre 40 °C et 100 °C (selon l'intensité de cet effet de serre). En revanche, cela pourrait relancer l'hypothèse d'une vie extraterrestre, non pas sur Gliese 581 c mais sur sa voisine un peu plus éloignée de son étoile, la planète Gliese 581 d[10],[11],[12]. Sa température théorique (en fonction à nouveau de son albédo, calculée comme comprise entre celui de Vénus et de la Terre) serait comprise entre 145 K et 168 K (−128 °C et −105 °C). Si l'on rajoute à cela une atmosphère et un effet de serre assez intense, il ne serait pas impossible que cette planète possède des températures de surface voisines de celle de la Terre. Selon Michel Mayor, membre de l'équipe qui a découvert la planète, Gliese 581 c n'est pas de type Jupiter chaud, car elle est trop peu massive pour être constituée de gaz.

Les mesures de vitesse radiale qui ont permis la découverte des planètes de ce système, permettent également de mesurer leur masse minimale, étant donné que l'inclinaison du plan orbital par rapport à l'observateur reste inconnue à ce jour. L'article de la découverte indique que Gliese 581 c possèderait une masse d'au plus 5,03 fois celle de la Terre (en fait : 5,03 × sin³(i), où i est l'angle d'inclinaison du plan orbital de cette planète par rapport à notre ligne de visée)[6]. En supposant qu'il s'agit d'une planète tellurique, Gliese 581 c possède un rayon au moins une fois et demie plus grand que celui de la Terre[13]. La gravité à la surface d'une telle planète serait approximativement 2,2 fois celle sur Terre. En revanche, si Gliese 581 c est une planète gelée (une planète avec un manteau de glace), son rayon serait deux fois plus important que celui de la Terre et la gravité à la surface y serait environ 1,25 fois supérieure. L'âge du système planétaire de Gliese 581 a été estimé à environ 4,3 milliards d'années[14].

Caractéristiques orbitales
Les orbites du système planétaire de Gliese 581 : sur le schéma, Gliese 581 c est la troisième planète à partir de l'étoile

Gliese 581 c possède une période orbitale (« année ») de 13 jours terrestres et son rayon orbital ne représente que 7 % de celui de la Terre[15], c'est-à-dire qu'il mesure seulement 11 millions de kilomètres, alors que la Terre est à 150 millions de kilomètres du Soleil.

Étant donné que son soleil est plus petit et plus froid que le nôtre (et donc moins lumineux), cette distance place la planète dans la zone habitable de l'étoile Gliese 581. Une « zone habitable » est une région de l'espace où les conditions sont favorables à l'apparition ou au soutien de la vie.

Cette proximité signifie que cette étoile nous paraîtrait beaucoup plus grosse dans le ciel de cette planète que ne l'est le Soleil dans le ciel terrestre. Par rapport au Soleil, l'étoile apparaîtrait 3,75 fois plus large et 14 fois plus vaste, même si elle est plus petite. En effet, un rayon typique pour une étoile de type M0 de l'âge et de la métallicité de Gliese 581 est de 0,001 28 UA[16], par rapport à 0,004 65 UA pour le Soleil.

Gliese 581 c pourrait être en rotation synchrone avec son étoile. C'est un modèle couramment accepté parce qu'une « synchronisation par effet de marée » (tidal locking en anglais) serait provoquée par sa proximité avec son étoile. Par conséquent, on considère généralement que la planète a une face où il fait toujours jour et l'autre, toujours nuit[17]. Même si elle n'était pas synchrone, la planète subirait des forces de marée violentes, vu que son excentricité orbitale est entre 0,10 et 0,22[18]. Puisque les forces de marée sont plus fortes pour les planètes rapprochées de leur étoile, on s'attend à ce que les planètes excentriques aient une période de rotation plus courte que leur période révolution, c'est-à-dire une pseudo-synchronisation[19]. Un exemple connu est Mercure, qui est synchrone avec une résonance de 3:2, c'est-à-dire qu'elle complète trois rotations toutes les deux révolutions.

Planète Masse
(M⊕)		 Demi-grand axe
(UA)		 Période orbitale
(d)		 Excentricité
Gliese 581 e  ≥ 1,7 ± 0,2   0,0284533 ± 0,0000023   3,14867 ± 0,00039 Fixée à 0
Gliese 581 b  ≥ 15,6 ± 0,3   0,0406163 ± 0,0000013   5,36841 ± 0,00026 Fixée à 0
Gliese 581 c  ≥ 5,6 ± 0,3   0,072993 ± 0,000022   12,9191 ± 0,0058 Fixée à 0
Gliese 581 g*  ≥ 3,1 ± 0,4   0,14601 ± 0,00014   36,562 ± 0,052 Fixée à 0
Gliese 581 d*  ≥ 5,6 ± 0,6   0,21847 ± 0,00028   66,87 ± 0,13 Fixée à 0
Gliese 581 f  ≥ 7,0 ± 1,2   0,758 ± 0,015   433 ± 13 Fixée à 0
* En juillet 2014, l'existence des planètes Gliese 581 d et g a été contestée[20],[21],[22].
Système planétaire de Gliese 581[1].

Caractéristiques climatiques

Du fait de son orbite très proche de son astre, la planète subirait de la part de celui-ci une force de marée 400 fois plus importante que celle que la Lune exerce sur la Terre. [réf. nécessaire]

Vue d'artiste de Gliese 581 c. À cause de la rotation synchrone, un gigantesque cyclone s'est formé.
Vue d'artiste de Gliese 581 c, d'après l'hypothèse de la planète océan.
Distance à l'étoileIntensité du Flux lumineux (W/m2) % de la moyenne terrestre
Flux sur Terre à l'aphélie1 321,54496,74 %
Flux moyen sur Terre1 366,079100,00 %
Flux sur Terre au périhélie1 412,903103,43 %
Flux sur Vénus à l'aphélie2 585,411188,72 %
Flux moyen sur Vénus2 620,693191,30 %
Flux sur Vénus au périhélie2 656,70193,93 %
Flux sur Gliese 581 c à l'apoapside3 619,829264,97 %
Flux moyen sur Gliese 581 c 4 870,841356,56 %
Flux sur Gliese 581 c au périapside6 903,119505,32 %

Gliese 581 c pourrait être en rotation synchrone avec son étoile. Pour un observateur situé près de l'étoile, la planète présenterait toujours la même face. Dans cette hypothèse, les différences de température entre la face continuellement éclairée et la face cachée seraient extrêmes. Malgré cela, une zone « charnière » entre la face éclairée et la face cachée pourrait bénéficier d'un climat plus modéré, propice à la vie[23]. En outre, l'apparition de la vie pourrait être contrariée par la violence des éruptions solaires communes aux naines rouges, même si Gliese 581 semble « aussi calme que le Soleil », selon Xavier Delfosse, de l'université Joseph-Fourier à Grenoble[24],[25]. Si l'on admet que la planète possède un océan sur la face ensoleillée, celui-ci chauffé en permanence formerait un cyclone immortel et de taille imposante, sur le modèle d'Aurélia, selon le documentaire de la Blue Wave Productions Ltd., en association avec des scientifiques anglais et américains.

Distance et observation directe

L'étoile Gliese 581, à une vingtaine d'années-lumière de la Terre, est une étoile proche dite « dans le voisinage solaire ». Son type spectral, M2, indique que c'est une étoile peu massive et peu lumineuse. Ce type d'étoile est très prometteur pour la recherche d'exoplanètes de type terrestre puisqu'en étant peu massive, il est plus facile de détecter l'effet gravitationnel induit par la présence de planètes légères (voir Méthodes de détection des exoplanètes). De plus, la zone habitable de ces étoiles est très proche de l'étoile. Ces deux effets font qu'il est possible avec les instruments actuels[26] de détecter des planètes de type terrestre.

L'observation directe de Gliese 581 c à la recherche de signes de vie sur cette planète est encore hors de portée des instruments actuels[27]. Malgré cela, selon Xavier Delfosse, membre de l'équipe à l'origine de la découverte :

« En raison de sa température et de sa proximité relative, cette planète Gl 581 c sera probablement une cible très importante pour les futures missions dans l'espace consacrées à la recherche de vie extraterrestre. Sur la carte des trésors de l'Univers, on serait tenté de marquer cette planète avec un grand X[15],[13]. »

Avec les technologies actuelles, il n'est pas envisageable d'y envoyer une sonde[28]. En utilisant ce qu'on sait faire de mieux en matière de propulsion, il faudrait approximativement 43 000 ans pour atteindre Gliese 581 c[29] et 20,5 ans pour retransmettre les premières données à la Terre[15],[30].

Message de la Terre

Le à 6 h 0, un signal radio, intitulé A Message from Earth (Un message de la Terre), est émis en direction de l’étoile Gliese 581, à destination notamment de la planète Gliese 581 c. Le système Gliese 581 se trouvant à environ 20,5 années-lumière de la Terre, le signal n’arrivera à destination qu’au printemps 2029. Une éventuelle réponse ne reviendrait sur Terre pas avant l’automne 2049.

Le signal est une capsule temporelle contenant 501 messages sélectionnés par Bebo. Il a été émis par le radiotélescope d'Eupatoria de l’Agence spatiale nationale d'Ukraine.

Culture

Fiction

Dans le film de science-fiction américain Battleship (2012), les extraterrestres qui attaquent la Terre, après que les humains les ont contactés par satellite, viennent de cette planète.

Notes et références
  1. (en) Steven S. Vogt, R. Paul Butler, Eugenio J. Rivera, Nader Haghighipour, Gregory W. Henry, Michael H. Williamson, « The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: A 3.1 M_Earth Planet in the Habitable Zone of the Nearby M3V Star Gliese 581 », arXiv (avant publication dans l'Astrophysical Journal),‎ (lire en ligne)
  2. GJ 581 c sur NASA Exoplanet Archive
  3. (en) Résultat de la requête « GJ 581 » sur Compute constellation name from position de VizieR [html] (consulté le 24 janvier 2015)
  4. « NASA - NASA and NSF-Funded Research Finds First Potentially Habitable Exoplanet », sur nasa.gov, Brian Dunbar (consulté le ).
  5. The HARPS search for southern extra-solar planets. VI. A Neptune-mass planet around the nearby M dwarf Gl 581, Bonfils X. et al, 2005, Astronomy and Astrophysics, 443, L15. « Bibliographic Code: 2005A&A...443L..15B », sur ADS.
  6. S. Udry, X. Bonfils, X. Delfosse, T. Forveille, M. Mayor, C. Perrier, F. Bouchy, C. Lovis, F. Pepe, D. Queloz, J.-L. Bertaux, 4 avril 2007, The HARPS search for southern extra-solar planets XI. An habitable super-Earth (5 M ⊕) in a 3-planet system, Astronomy and Astrophysics Letters, 2007, accepted. Prépublication disponible en ligne [PDF].
  7. (en) « Liste des 305 exoplanètes sélectionnées » [html], sur NameExoWorlds (consulté le )
  8. (en) « Major Discovery: New Planet Could Harbor Water and Life », space.com (consulté le )
  9. (en) « Planet Hunters Edge Closer to Their Holy Grail », space.com (consulté le )
  10. « Gliese 581: Extrasolar Planet Might Indeed Be Habitable », ScienceDaily, (consulté le )
  11. (en) Selsis et al., « Habitable planets around the star Gl 581? », Astronomy and Astrophysics, vol. 476, no 3,‎ , p. 1373–1387 (DOI 10.1051/0004-6361:20078091, lire en ligne)
  12. (en) von Bloh et al., « The Habitability of Super-Earths in Gliese 581 », Astronomy and Astrophysics, vol. 476, no 3,‎ , p. 1365–1371 (DOI 10.1051/0004-6361:20077939, lire en ligne, consulté le )
  13. ESO - 2007.
  14. « Star : Gl 581 », Exoplanets Encyclopedia (consulté le ).
  15. (en) « New 'super-Earth' found in space », BBC News, (consulté le )
  16. (en) Girardi L., Bressan A., Bertelli G., Chiosi C., « Evolutionary tracks and isochrones for low- and intermediate-mass stars: From 0.15 to 7 M☉, and from Z=0.0004 to 0.03 », Astron. Astrophys. Suppl. Ser., vol. 141,‎ , p. 371 (DOI 10.1051/aas:2000126)
  17. Dan Vergano, « Out of our world: Earthlike planet », USA Today, (consulté le )
  18. (en) Beust, H. et al., « Dynamical evolution of the Gliese 581 planetary system », Astronomy and Astrophysics, vol. 479, no 1,‎ , p. 277–282 (DOI 10.1051/0004-6361:20078794)
  19. (en) Hut, P., « Tidal Evolution in Close Binary Systems », Astronomy and Astrophysics, vol. 99, no 1,‎ , p. 126–140 (lire en ligne)
  20. (en) NewScientist – 03 juillet 2014 « First life friendly exoplanet may not exist after all, » par Jacob Aron.
  21. (en) Science - 02 juillet 2014 « Stellar activity masquerading as planets in the habitable zone of the M dwarf Gliese 581 » par Paul Robertson, Suvrath Mahadevan, Michael Endl et Arpita Roy.
  22. (en) ScienceNow – 12 octobre 2010 « Recently Discovered Habitable World May Not Exist, » par Richard A. Kerr.
  23. (en) « New planet found: It might hold life », San Francisco Chronicle,‎ 24 avril 2007, site consulté le 24 avril 2007 (lire en ligne)
  24. Le Monde, Jérôme Fenoglio, Paris, 25 avril 2007 lire l'article.
  25. À propos des variations très faibles de luminosité de la naine rouge, voir aussi l'article de Futura-Sciences, par Laurent Sacco, 16 juin 2007.
  26. En revanche, pour détecter des planètes proches d'étoiles véritablement similaires au Soleil, il faudra attendre la prochaine génération de télescopes, comme OWL.
  27. « Earth-like planet found that may support life », CTV News (consulté le ).
  28. Voir l'article Voyage interstellaire
  29. À la vitesse actuelle (252 792 km/h) de Helios 2, le voyage prendrait 43 200 ans.
  30. ESA - Space Science - Extreme space - Travelling back in time.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes
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