Du nouveau autour de l'étoile Gliese 581 !

Par Franck Selsis, Chargé de Recherche CNRS à l’observatoire de Bordeaux (LAB)

Le système Gliese 581 était déjà connu pour abriter 4 planètes (b, c, d, et e) (Bonfils et al., 2005; Udry et al. 2007 ; Mayor et al., 2009). Ces planètes avaient été révélées par la méthode des vitesses radiales gâce au spectrographe HARPS. En particulier la planète ‘d’, dont la masse minimale étaient estimée en 2009 à 7 MTerre (masses terrestres) se trouve à l’intérieur de la zone habitable, c’est à dire que la planète reçoit suffisamment d’insolation de son étoile pour que de l’eau liquide puisse être présente à sa surface (Selsis et al., 2007, Wordsworth et al., 2010, von Paris et al., 2010).

Fin Septembre 2010, la découverte de deux autres planètes dans ce même système a été annoncées par Vogt et al., un groupe américain qui a utilisé les observations de vitesse radiale du spectrographe HIRES, combinées aux données publiques de HARPS. L’une de ces deux planètes, la planète ‘g’ a une masse minimale de 3 MTerre et se situe elle aussi dans la zone habitable de cette étoile. Ces nouvelles données permettent par ailleurs de re-estimer les propriétés des autres planètes et notamment de la planète ‘d’ qui conserve sa position dans la zone habitable et voit sa masse minimale diminuée à 5 MTerre.

Le système Gliese 581 possède donc deux planètes potentiellement habitables, la ‘g’ et la ‘d’ qui reçoivent respectivement 66% et 30% de l’insolation du Soleil. Les températures à la surface de ces planètes peuvent être similaires à celles de la Terre si leurs atmosphères produisent un effet de serre suffisant. Cela nécessite pour la planète ‘g’ d’avoir Environ 1000 fois plus de CO2 dans son atmosphère que dans l’atmosphère terrestre, et 20 000 fois plus pour la ‘d’. Ces valeurs impressionnent mais il faut savoir que la Terre contient dans son manteau et dans sa croute plus de 500 000 fois la quantité présente dans l’atmosphère. Il existe par ailleurs sur Terre un processus qui régule sur le long terme la quantité de CO2 dans l’atmosphère. En effet, en l’absence d’eau liquide, le CO2 émit par le volcanisme s’accumule dans l’atmosphère alors qu’il précipite sous forme de carbonates en présence d’eau liquide. Sur Venus, qui ne se trouve pas dans la zone habitable du Soleil, l’absence d’eau liquide fait que une large partie du réservoir de CO2 s’est accumulé dans son atmosphère, qui contient 300 000 fois plus de CO2 que l’atmosphère terrestre. Si les planètes ‘g’ e ‘d’ de Gliese 581 possèdent de l’eau, un réservoir de CO2 similaire à la Terre et du volcanisme actif – des hypothèses tout à fait plausible – alors un climat habitable a pu se stabiliser.

L’article de Vogt et al. présente la planète ‘g’ comme ayant plus de chance d’être habitable que la planète ‘d’. Rien dans l’état actuel de nos connaissances ne permet toutefois de l’affirmer puisque nous ne ne connaissons pas la composition chimique et la géologie de ces planètes. La planète ‘g’ a simplement, de par sa masse et son insolation, des propriétés plus proches de celles de la Terre.

L’étoile Gliese 581 est à 20 années lumières de la Terre et fait partie des 100 étoiles les plus proches. Ces deux planètes seront donc des candidats très intéressants pour les futurs télescopes capables d’analyser la composition des atmosphères d’exoplanètes.

Références :

* Vogt et al., The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: A 3.1 M_Earth Planet in the Habitable Zone of the Nearby M3V Star Gliese 581, ApJ, accepted, [arXiv:1009.5733] (PDF)

* Selsis et al., Habitable planets around the star Gliese 581?, Astronomy and Astrophysics 476, 1373-1387 (2007) [arXiv:0710.5294]

* Wordsworth et al., Is Gliese 581d habitable? Some constraints from radiative-convective climate modeling, A&A, accepted, [arXiv:1005.5098]-(2010)

* von Paris et al, The extrasolar planet GL 581 d: A potentially habitable planet?, A&A, accepted, [arXiv:1009.5814]

* Mayor et al., The HARPS search for southern extra-solar planets. XVIII.An Earth-mass planet in the GJ 581 planetary system, Astronomy and Astrophysics 507, 487-494 (2009) [arXiv:0906.2780]

* Udry et al., The HARPS search for southern extra-solar planets. XI. Super-Earths (5 and 8 M{⊕}) in a 3-planet system, Astronomy and Astrophysics 469, L43-L47 (2007) [arXiv:0704.3841]

* Bonfils et al., The HARPS search for southern extra-solar planets. VI. A Neptune-mass planet around the nearby M dwarf Gl 581, Astronomy and Astrophysics 443, L15-L18 (2005) [arXiv:astro-ph/0509211]

Pour en savoir plus sur les exoplanètes :

(cours de Franck Selsis, lors des Rencontres Exobiologiques pour Doctorants 2010)

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