L'observatoire spatial Kepler a fait des découvertes intéressantes depuis le début de sa mission en mars 2009. Au total, les missions Kepler et K2 ont détecté un total de 5 106 candidats planétaires et confirmé l'existence de 2 493 planètes.
L'une des dernières découvertes faites à l'aide de Kepler est EPIC 228813918 b, une planète terrestre (c'est-à-dire rocheuse) qui orbite autour d'une étoile naine rouge à environ 264 à 355 années-lumière de la Terre. Cette découverte soulève des questions intéressantes, car c'est la deuxième fois qu'une planète avec une période orbitale ultra-courte - elle complète une seule orbite en seulement 4 heures et 20 minutes - est découverte en orbite autour d'une étoile naine rouge.
L'étude, récemment publiée en ligne, a été menée par une équipe internationale de scientifiques provenant d'institutions allant du Massachusetts Institute of Technology (MIT), du California Institute of Technology (Caltech), du Tokyo Institute of Technology et de l'Institut d’astrophysique des îles Canaries (IAC) aux observatoires et universités du monde entier.
Comme l'équipe l'a indiqué dans son étude, la détection de cette exoplanète s'est faite grâce aux données collectées par de nombreux instruments. Cela comprenait des données spectrographiques du télescope Subaru de 8,2 m et du télescope Keck I de 10 m (tous deux situés sur Mauna Kea, Hawaï) et du télescope optique nordique (NOT) à l'observatoire Roque de los Muchachos à La Palma, Espagne.
Cela a été combiné avec l'imagerie des taches du télescope WIYN de 3,5 m du Kitt Peak National Observatory en Arizona, la photométrie de la mission K2 de la NASA et les informations d'archives de l'étoile qui remontent à plus de 60 ans. Après avoir éliminé toute autre explication possible - comme un binaire à éclipses (EB) - ils ont non seulement confirmé la période orbitale de la planète, mais ont également fourni des contraintes sur sa masse et sa taille. Comme ils l'ont écrit:
«En utilisant une combinaison d'images d'archives, d'imagerie AO, de mesures RV et de modélisation de courbe de lumière, nous montrons qu'aucun scénario binaire à éclipses plausible ne peut expliquer la courbe de lumière K2, et donc confirmer la nature planétaire du système. La planète, dont nous déterminons le rayon à 0,89 ± 0,09 [rayons terrestres], et qui doit avoir une fraction de masse de fer supérieure à 0,45, orbite autour d'une étoile de masse 0,463 ± 0,052 M et de rayon 0,442 ± 0,044 R. »
Cette période orbitale - quatre heures et 20 minutes - est la deuxième plus courte de toutes les exoplanètes découvertes à ce jour, étant à peine 4 minutes plus longue que celle de KOI 1843.03, qui orbite également sur une étoile de type M (naine rouge). C'est également la dernière d'une longue lignée d'exoplanètes récemment découvertes qui complètent une seule orbite de leurs étoiles en moins d'une journée. Les planètes appartenant à ce groupe sont connues sous le nom de planètes à ultra-courte période (USP), dont Kepler a trouvé un total de 106.
Cependant, ce qui est peut-être le plus surprenant dans cette découverte, c'est à quel point elle est massive. Bien qu'ils n'aient pas mesuré directement la masse de la planète, leurs contraintes indiquent que l'exoplanète a une limite de masse supérieure de 0,7 masse Jupiter - ce qui correspond à plus de 222 masses terrestres. Et pourtant, la planète parvient à emballer cette masse semblable à un géant gazeux dans un rayon qui est de 0,80 à 0,98 fois celui de la Terre.
Ils expliquent que cela tient à la composition apparente de la planète, particulièrement riche en métaux:
«Cela conduit à une contrainte sur la composition, en supposant un noyau de fer et un manteau de silicate. Nous déterminons que la fraction de masse minimale de fer est de 0,525 ± 0,075 (cf. 0,7 pour KOI 1843.03), qui est supérieure à celle de la Terre, de Vénus ou de Mars, mais inférieure à celle de Mercure (environ 0,38, 0,35, 0,26 et 0,68, respectivement; Reynolds & Summers 1969). "
En fin de compte, la découverte de cette planète est importante pour un certain nombre de raisons. D'une part, l'équipe a indiqué que les contraintes que leur étude imposait à la composition de la planète pourraient s'avérer utiles pour aider à comprendre comment nos propres planètes solaires étaient devenues.
«La découverte et la caractérisation de systèmes extrêmes, tels que les planètes USP comme EPIC 228813918 b, sont importantes car elles offrent des contraintes pour les théories de formation des planètes», concluent-ils. "En outre, ils nous permettent de commencer à contraindre leur structure intérieure - et potentiellement celle des planètes à plus longue période, si elles se révèlent être une seule population d'objets."
D'un autre côté, l'étude soulève des questions intéressantes sur les planètes USP - par exemple, pourquoi les deux planètes les plus courtes ont été trouvées en orbite autour d'étoiles naines rouges. Selon eux, une explication possible est que les planètes à courte période pourraient avoir des durées de vie plus longues autour des naines M, car leur décomposition orbitale serait probablement beaucoup plus lente. Cependant, ils mettent rapidement en garde contre toute conclusion provisoire avant de poursuivre les recherches.
À l’avenir, l’équipe espère effectuer des mesures de la masse de la planète en utilisant la méthode de la vitesse radiale. Cela impliquerait probablement un spectrographe haute résolution de nouvelle génération, comme l'instrument Doppler infrarouge (IFD) ou l'instrument CARMENES - qui sont actuellement en construction pour le télescope Subaru et l'observatoire Calar Alto (respectivement) pour aider à la chasse aux exoplanètes autour des étoiles naines rouges.
Une chose est cependant claire. Cette dernière découverte n'est qu'une autre indication que les étoiles naines rouges sont celles où les chasseurs d'exoplanètes devront concentrer leurs efforts dans les années et les décennies à venir. Ces étoiles de faible masse, ultra-fraîches et de faible luminosité sont les endroits où se trouvent certaines des découvertes les plus intéressantes et les plus extrêmes. Et ce que nous avons à apprendre en les étudiant promet d'être des plus profonds!
