Gliese 581 c

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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.
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
Planète
Type Super-Terre
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]
Époque (τ) 2 451 409,762 JJ
Caractéristiques physiques
Masse > 5,6 ± 0,3  M  [1]
Température 270 à 313  Kelvin (-3 à + 40 °C)
Découverte
Découvreurs Udry et al.
Méthode vitesses radiales
Date 4 avril 2007
Informations supplémentaires

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 °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[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[modifier | modifier le code]

Caractéristiques physiques[modifier | modifier le code]

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 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)[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[modifier | modifier le code]

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
* En juillet 2014, l'existence des planètes Gliese 581 d et g a été contestée[17],[18],[19].
Système planétaire de Gliese 581[1].

Caractéristiques climatiques[modifier | modifier le code]

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 à l'apoapside 3,619.829 264,97 %
Flux moyen sur Gliese 581 c 4,870.841 356,56 %
Flux sur Gliese 581 c au périapside 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[20]. 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[21],[22]. 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[modifier | modifier le code]

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[23] 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[24]. 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[25]. En utilisant ce qu'on sait faire de mieux en matière de propulsion, il faudrait approximativement 43 000 ans pour atteindre Gliese 581 c[26] et 20,5 ans pour retransmettre les premières données à la Terre[12],[27].

Culture[modifier | modifier le code]

Fiction[modifier | modifier le code]

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

Notes et références[modifier | modifier le code]

  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 », arXiv (avant publication dans l'Astrophysical Journal),‎ 29 septembre 2010 (lire en ligne)
  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. (en) « Major Discovery: New Planet Could Harbor Water and Life », space.com (consulté le 2009-10-04)
  6. (en) « 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. (en) Selsis et al., « Habitable planets around the star Gl 581? », Astronomy and Astrophysics, vol. 476, no 3,‎ 2007, p. 1373–1387 (lien DOI?, lire en ligne)
  9. (en) von Bloh et al., « The Habitability of Super-Earths in Gliese 581 », Astronomy and Astrophysics, vol. 476, no 3,‎ 2007, p. 1365–1371 (lien DOI?, lire en ligne)
  10. a et b ESO - 2007.
  11. « Star : Gl 581 », Exoplanets Encyclopedia (consulté le 25 avril 2007).
  12. a, b et c (en) « New 'super-Earth' found in space », BBC News,‎ 25 avril 2007 (consulté le 25 avril 2007)
  13. (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,‎ 2000, p. 371 (lien DOI?)
  14. Dan Vergano, « Out of our world: Earthlike planet », USA Today,‎ 2007–04–25 (consulté en 2007–05–10)
  15. (en) Beust, H. et al., « Dynamical evolution of the Gliese 581 planetary system », Astronomy and Astrophysics, vol. 479, no 1,‎ 2008, p. 277–282 (lien DOI?)
  16. (en) Hut, P., « Tidal Evolution in Close Binary Systems », Astronomy and Astrophysics, vol. 99, no 1,‎ 1981, p. 126–140 (lire en ligne)
  17. (en) NewScientist – 03 juillet 2014 « First life friendly exoplanet may not exist after all, » par Jacob Aron.
  18. (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.
  19. (en) ScienceNow – 12 octobre 2010 « Recently Discovered Habitable World May Not Exist, » par Richard A. Kerr.
  20. (en) « New planet found: It might hold life », San Francisco Chronicle,‎ 24 avril 2007, site consulté le 24 avril 2007 (lire en ligne)
  21. Le Monde, Jérôme Fenoglio, Paris, 25 avril 2007 lire l'article.
  22. 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.
  23. En revanche, pour détecter des planètes proches d'étoiles véritablement similaires au Soleil, il faudra attendre la prochaine génération de télescopes, comme OWL.
  24. « Earth-like planet found that may support life », CTV News (consulté le 25 avril 2007).
  25. Voir l'article Voyage interstellaire
  26. À la vitesse actuelle (252 792 km/h) de Helios 2, le voyage prendrait 43 200 ans.
  27. ESA - Space Science - Extreme space - Travelling back in time.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]