Gliese 581 c

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
Ascension droite	15h 19m 26s
Déclinaison	-07° 43′ 20″
Type spectral	M3V
Constellation	Balance
Caractéristiques orbitales
Demi-grand axe (a)	0,072993 ± 0,000022  UA  [1]
Excentricité (e)	Fixée à 0  [1]
Période (P)	12,9191 ± 0,0058  d  [1]
Inclinaison (i)	?
Argument du périastre (ω)	?
Époque (τ)	2 451 409,762 JJ
Caractéristiques physiques
Masse	> 5,6 ± 0,3  M⊕  [1]
Rayon	?
Masse volumique	?
Température	?
Découverte
Découvreurs	Udry et al.
Méthode	vitesses radiales
Date	4 avril 2007
modifier

Gliese 581 c est une exoplanète en orbite autour de l'étoile Gliese 581, située à 20,5 années-lumière de la Terre qui a été découverte le 4 avril 2007 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^[2] 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. À ce jour^[Quand ?], c'est 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^[3]. 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^[4].

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^[5],[6].

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 c'est le cas 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 K 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^[7],[8],[9]. 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 minimum, 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)^[4]. 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^[10]. 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^[11].

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^[12], 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 0,00128 UA^[13], par rapport à 0,00465 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^[14]. 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^[15]. 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^[16]. 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
* L'existence de Gliese 581 g reste à confirmer par des mesures indépendantes[17].
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.

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'étoile	Intensité du Flux lumineux (W/m2)	% de la moyenne terrestre
Flux sur Terre à l'aphélie	1,321.544	96,74 %
Flux moyen sur Terre	1,366.079	100,00 %
Flux sur Terre au périhélie	1,412.903	103,43 %
Flux sur Vénus à l'aphélie	2,585.411	188,72 %
Flux moyen sur Vénus	2,620.693	191,30 %
Flux sur Vénus au périhélie	2,656.70	193,93 %
Flux sur Gliese 581 c au périapside	3,619.829	264,97 %
Flux moyen sur Gliese 581 c	4,870.841	356,56 %
Flux sur Gliese 581 c à l'apoapside	6,903.119	505,32 %

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^[18]. 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^[19],[20].

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 puisque 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^[21] 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^[22]. 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 ^[12],[10]. »

Avec les technologies actuelles, il n'est pas envisageable d'y envoyer une sonde, étant donné que cette planète est située à 20,5 années-lumière de la Terre (sa lumière met donc 20,5 ans pour nous parvenir). En utilisant ce qu'on sait faire en matière de propulsion, il faudrait approximativement 43 000 ans pour atteindre Gliese 581 c^[23] et 20,5 ans pour retransmettre les premières données à la Terre^[12],[24].

Notes et références

1. ↑ ^{a, b, c, d et e} (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 », dans arXiv (avant publication dans l'Astrophysical Journal), 29 septembre 2010 [texte intégral (page consultée le 4 octobre 2010)] 
2. ↑ http://www.nasa.gov/topics/universe/features/gliese_581_feature.html
3. ↑ 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. Résumé disponible sur ADS : 2005A&A...443L..15B.
4. ↑ ^{a et b} 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).
5. ↑ Major Discovery: New Planet Could Harbor Water and Life, space.com. Consulté le 2009-10-04
6. ↑ Planet Hunters Edge Closer to Their Holy Grail, space.com. Consulté le 2009-10-04
7. ↑ Gliese 581: Extrasolar Planet Might Indeed Be Habitable, ScienceDaily, 2007-12-14. Consulté le 2009-06-27.
8. ↑ Selsis et al., « Habitable planets around the star Gl 581? », dans Astronomy and Astrophysics, vol. 476, n^o 3, 2007, p. 1373–1387 [texte intégral, lien DOI] 
9. ↑ von Bloh et al., « The Habitability of Super-Earths in Gliese 581 », dans Astronomy and Astrophysics, vol. 476, n^o 3, 2007, p. 1365–1371 [texte intégral, lien DOI (pages consultées le 2008-08-20)] 
10. ↑ ^{a et b} ESO - 2007.
11. ↑ Star : Gl 581, Exoplanets Encyclopedia. Consulté le 25 avril 2007.
12. ↑ ^{a, b et c} New 'super-Earth' found in space, BBC News (25 avril 2007). Consulté le 2007-04-25.
13. ↑ 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 », dans Astron. Astrophys. Suppl. Ser., vol. 141, 2000, p. 371 [lien DOI] 
14. ↑ Out of our world: Earthlike planet, USA Today, 2007–04–25. Consulté le 2007–05–10
15. ↑ Beust, H. et al., « Dynamical evolution of the Gliese 581 planetary system », dans Astronomy and Astrophysics, vol. 479, n^o 1, 2008, p. 277–282 [lien DOI] 
16. ↑ Hut, P., « Tidal Evolution in Close Binary Systems », dans Astronomy and Astrophysics, vol. 99, n^o 1, 1981, p. 126–140 [texte intégral] 
17. ↑ (en) ScienceNow – 12 octobre 2010 « Recently Discovered Habitable World May Not Exist, » par Richard A. Kerr.
18. ↑ New planet found: It might hold life, San Francisco Chronicle (24 avril 2007, site consulté le 24 avril 2007).
19. ↑ Le Monde, Jérôme Fenoglio, Paris, 25 avril 2007 lire l'article.
20. ↑ 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.
21. ↑ En revanche, pour détecter des planètes proches d'étoiles véritablement similaires au Soleil, il faudra attendre la prochaine génération de télescopes, comme OWL.
22. ↑ Earth-like planet found that may support life, CTV News. Consulté le 25 avril 2007.
23. ↑ À la vitesse actuelle (252 792 km/h) de Helios 2, le voyage prendrait 43 200 ans.
24. ↑ ESA - Space Science - Extreme space - Travelling back in time.

Voir aussi

Liens internes

Sur les autres projets Wikimedia :

• « Gliese 581 c », sur Wikimedia Commons (ressources multimédia)
• « Gliese 581 c », sur Wikinews (actualités libres)

• Habitabilité d'une planète
• Méthodes de détection des exoplanètes
• Voyage interstellaire
• Gliese 777 Ac
• OGLE-2005-BLG-390Lb
• 55 Cancri e
• Mu Arae d
• Super-Terre

Liens externes

• (fr) Interview à l'Observatoire de Genève par Fréquence Banane
• (fr) Communiqué de presse du CNRS.
• (fr) Réflexiences-Découverte d'une nouvelle planète habitable
• (en) 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).
• (en) ESO: The Dwarf that Carries a World
• (en) SolStation: Gliese 581 / HO Librae
• (en) Extrasolar Planets Encyclopaedia: Gl 581 b
• (fr) site sur Gl581c
• (fr) Comment nous avons découvert la première exoplanète (audio), les podcasts de Ciel & Espace radio, Michel Mayor
• (fr) Une planète habitable à 20 années-lumière de la Terre (audio), les podcasts de Ciel & Espace radio, Michel Mayor
• (en) Gliese 581 c sur la base de données Simbad du Centre de données astronomiques de Strasbourg
• (fr) Article au sujet des planètes habitables autour de Gliese 581