Le télescope spatial Kepler a dans son collimateur deux petites planètes rocheuses détectées dans un système planétaire autre que le nôtre. Des copies de notre Terre autour de leur soleil ? Pas vraiment puisque les planètes affichent une température de surface de plus de 6000°C et que leur étoile, déjà très évoluée, a expulsé plus de la moitié de sa masse dans le milieu interstellaire. Un enfer qui s’invite dans Nature.

Lancé en mars 2009 de Cap Canaveral, le télescope spatial américain Kepler est en train d’ouvrir de nouveaux horizons à l’astrophysique. Si son principal objectif est la détection d’exoplanètes autour d’étoiles de notre Galaxie, ses résultats dépassent largement cette discipline. Un article qui vient de paraître dans Nature (1) en apporte une preuve supplémentaire, comme nous le commente Valérie Van Grootel, co-auteur de la publication et chercheuse dans le service d’Astrophysique Stellaire et d’Astérosismologie du Département d’Astrophysique, de Géophysique et d’Océanologie de l’Université de Liège.

Plusieurs techniques permettent de mettre en évidence des exoplanètes. Kepler utilise celle dite des transits. Elle est indirecte : le télescope observe en permanence le flux de lumière en provenance d’étoiles situées dans une petite région de la constellation du Cygne, dans l’hémisphère nord. Lorsqu’une planète passe devant une de ces étoiles, la luminosité apparente de cette dernière baisse, avant de retrouver sa valeur normale après le transit.

Certaines configurations géométriques du système étoile-planète-observateur ne donnent cependant pas lieu à des transits... mais même dans ces cas défavorables, l’exoplanète peut être décelable par photométrie. En effet, de la même manière que la quantité de lumière que nous renvoie la lune dépend de sa position relative au soleil et aux observateurs que nous sommes, le rayonnement reçu d’une exoplanète varie en fonction de sa position sur son orbite : quand la planète est quasi devant le disque stellaire, elle nous apparaît comme totalement sombre, tandis que lorsqu’elle est quasi derrière, elle est pleinement éclairée. Ce phénomène induit une modulation dans la luminosité apparente de l’étoile (avec la planète), semblable à celle produite par un transit. Si l’effet est suffisamment important, il est détectable. C’est ainsi que Kepler vient de débusquer une exoplanète tout à fait particulière autour d’une étoile qui l’est tout autant.

Détecter une exoplanète est une chose. La caractériser en est une autre : est-elle grosse comme Jupiter ou petite comme notre Terre ? Gravite-t-elle près de son étoile ou aux confins du système planétaire ? Est-elle gazeuse ou rocheuse ? Caractériser une exoplanète nécessite une connaissance minimale de son étoile. Il y a une sorte de dégénérescence à lever entre les paramètres de l’étoile et ceux de la planète. L’astérosismologie est à ce jour l’unique voie d’accès à la physique à l’oeuvre dans le coeur des étoiles (lire l’article «Voyage au coeur des étoiles»). Cette science est donc l’outil indispensable pour la caractérisation des exoplanètes. De quoi s’agit-il ? La majorité des étoiles vibrent, un peu comme un coeur bat. Ces vibrations à l’intérieur d’une étoile se manifestent en surface par des variations de luminosité dont l’interprétation renferme une mine d’informations sur les réactions nucléaires qui se produisent dans le coeur de l’étoile, sur sa composition chimique, sa masse, etc.

(1) S. Charpinet, G. Fontaine, P. Brassard, E.M. Green, V. Van Grootel, S.K. Randall, R. Silvotti, A.S. Baran, R.H. Ostensen, S.D. Kawaler & J.H. Telting, A compact system of small planets around a former red-giant star; Nature, December 2011