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La carte d'une super-Terre
23/05/2016

Une super-Terre volcanique 

Avec un rayon de deux fois celui de la Terre et une masse huit fois plus élevée, 55 Cancri e reste donc une petite planète, bien moins facilement détectable que des géantes gazeuses parfois plus grandes encore que Jupiter. C’est pourtant une candidate idéale pour l’observation. Son étoile, très brillante et presque voisine, est visible à l’œil nu. Ses signaux sont donc aisément mesurables à l’aide de télescopes. L’orbite très courte de la planète autorise l’observation de son transit à une très grande fréquence. Enfin, sa proximité avec son étoile en fait un objet assez chaud, qui émet donc suffisamment de lumière pour que sa contribution soit discernable. Récemment, de grandes variations de températures ont d’ailleurs été détectées à sa surface, orientant les chercheurs vers une hypothèse audacieuse. « Ce système contient d’autres planètes plus éloignées, développe Michaël Gillon. Elles influencent l’orbite de 55 Cancri e, qui de ce fait n’est pas parfaitement circulaire, mais légèrement elliptique. Or, comme elle est très proche de son étoile, cette ellipticité orbitale génère des effets de marée intenses qui se traduisent par un transport d’énergie constant vers son coeur, par friction interne. Cet important "chauffage par marée" pourrait être à l’origine d’une activité volcanique colossale à sa surface. » 

Cette hypothèse vraisemblable ne vient pas de nulle part. « Quand je disais que 55 Cancri e n’avait pas d’homologue dans notre système solaire, c’est vrai en ce qui concerne nos planètes », précise l’astronome Par contre, en termes de structure, 55 Cancri e et son étoile présentent une homologie certaine avec Jupiter et Io, son satellite le plus proche. L'orbite d'Io, influencée par Europe et Ganymède, deux lunes plus éloignées, est également elliptique. « Cette situation crée des activités volcaniques et des effets de marées intenses sur Io. » L’analogie encourageante entre les deux structures réjouit Michaël Gillon. « Nous ne pouvions étudier ce genre de phénomène que dans notre système solaire. Aujourd’hui, nous sommes sur le point d'étendre cette étude à d’autres systèmes ! » 

Une opportunité à saisir

La proximité de 55 Cancri e avec son étoile la piège dans un état dit "de rotation synchrone". C’est-à-dire que sa période de révolution est identique à sa période orbitale et qu’elle présente toujours la même face à son étoile, comme la Lune avec la Terre. La planète a donc un côté jour et un côté nuit perpétuels. « Cette rotation synchrone est une opportunité, car elle permet de déterminer sans ambiguïté l'efficacité de la distribution de l'énergie thermique entre les côtés jour et nuit de la planète, qui dépend directement de la présence d'une atmosphère et de sa dynamique.. Si, comme pour la Terre, les deux hémisphères étaient successivement exposés à l’étoile, la température autour du globe serait nettement plus homogène et les conclusions seraient plus difficiles. » 

Durant une courte fraction de chacune de ses orbites, la planète passe derrière l'étoile. Elle  est donc totalement occultée, et sa contribution au flux du système disparaît. Son émission, plus exactement l'émission de son côté jour, peut donc être alors mesurée de manière négative. « Le phénomène de rotation synchrone, quant à lui, nous permet d’observer la planète sous différents angles tout au long de son orbite. Si son émission thermique varie à sa surface en fonction de la longitude, on va donc enregistrer une modulation, une variation propre à la planète. En combinant les deux mesures, occultation et courbe de modulation orbitale, on peut en déduire une carte longitudinale de l'émission thermique à la surface de la planète : l'occultation nous donne la valeur absolue de l'émission thermique du côté jour, et la modulation orbitale nous montre comment cette valeur varie en fonction de la longitude. » 

Variation brillance

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