Un article daté du 28 juin rapporte l’observation imprévue d’une exoplanète massive par le satellite Cheops. L’appareil étudiait alors deux planètes orbitant autour de l’étoile Nu2 Lupi, située à 48 années-lumière.
C’est un évènement inattendu qui fait le bonheur des astronomes. Dans une étude publiée le 28 juin dans Nature Astronomy, une équipe de chercheurs, dirigée par le docteur Laetitia Delrez, détaille les observations menées par le satellite de l’ESA Cheops (pour CHaracterising ExOPlanets Satellite ou Satellite de caractérisation des exoplanètes). Ce dernier relevait des données concernant deux planètes transitant devant l’étoile Nu2 Lupi, située à 48 années-lumière dans la constellation du Loup, lorsqu’une troisième s’est invitée à la fête. Les chercheurs n’ont pas hésité à qualifier de « photobomb » (incrustation soudaine et imprévue d’un élément sur une photo) l’apparition de cet astre. Appelée Nu2 Lupi d, la troisième exoplanète du système ne devait initialement pas transiter devant son étoile. Cet évènement bienvenu a permis aux chercheurs d’étudier sa composition ainsi que ses caractéristiques physiques et chimiques.
Une planète rare, « sans équivalent »
Les trois planètes orbitant autour de Nu2 Lupi, respectivement « b », « c » et « d », ont été répertoriées en 2019 par l’instrument terrestre Harps (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher). Le traqueur d’exoplanètes Tess a pu établir leurs paramètres orbitaux, déterminant que les deux astres transitent en passant périodiquement devant. Néanmoins, si l’existence de la planète d était connue des scientifiques, aucun astrophysicien n’avait anticipé l’apparition de celle-ci dans le champ de vision du satellite Cheops. Ce dernier étudiait alors b et c, dans l’objectif de recueillir des données permettant de déterminer leur composition notamment.
Le passage de l’exoplanète d devant Nu2 Lupi a permis aux chercheurs de sauter sur l’occasion pour étudier son atmosphère et sa composition. Chaque planète a des caractéristiques propres et gravite à une courte distance de l’étoile, avec une période de révolution de 11,6 jours pour la planète b, 27,6 jours pour c, et 107,2 pour d, la plus éloignée du système.
David Ehrenreich, professeur à l’Université de Genève travaillant sur Cheops, n’a pas hésité à qualifier le troisième monde découvert comme étant « sans équivalent » connu à ce jour. Leur proximité avec Nu2 Lupi empêche cependant ces exoplanètes d’abriter de la vie. Elles possèdent des géologies particulières, les trois entrant dans la catégorie des « superterres ». Chacune possède une masse comprise entre 4,62 et 11,29 masses terrestres. L’analyse de leur atmosphère a permis de déterminer leur composition. La planète b est principalement rocheuse, tandis que c et d sont recouvertes d’eau. Celle-ci est répandue à leur surface sous forme de glace ou de vapeur, ce qui est dû à la forte pression et l’intense chaleur provoquée par la faible distance de leur astre. Parallèlement, toutes sont enveloppées de gaz d’hydrogène et d’hélium.
Ce qui provoque l’étonnement et explique la rareté de ces planètes provient principalement d’une observation : la quantité d’eau présente sur les corps c et d correspond à près d’un quart de leur masse individuelle. Sur Terre, les 72 % de la surface recouverte par l’eau ne représente que 0,1 % de sa masse totale.
Ces données admirablement précises ont été obtenues grâce à une technique rigoureuse, nécessaire pour analyser l’atmosphère des exoplanètes : la spectroscopie de transit.
Composition des exoplanètes : une technique précise
L’étude des exoplanètes ne laisse pas de place aux imprécisions. Pour parvenir à déterminer la composition des corps orbitant autour d’étoiles telles que Nu2 Lupi, les astronomes ont couplé deux méthodes en une : la méthode du transit et la spectroscopie, appelée méthode des vitesses radiales.
La première a permis au satellite Tess de certifier l’existence des planètes b et c. En observant l’étoile, il est possible de détailler ses fluctuations de luminosité périodiques et de calculer la vitesse radiale d’un objet céleste en observant l’effet Doppler provoqué par le sujet visé dans le spectre de l’étoile. Il devient alors possible de calculer la durée de révolution d’une exoplanète et de déterminer sa masse.
Lorsque les exoplanètes b, c et d ont transité devant leur étoile, Cheops a pu recevoir les données concernant la composition de leur atmosphère grâce à la spectroscopie. Cette méthode permet d’observer la composition spectrale de la lumière émise par Nu2 Lupi traversant les couches de gaz présentes à la surface de ces planètes. Un spectrographe va décomposer les signaux reçus. Le rayonnement électromagnétique provoqué par l’étoile va traverser des substances pouvant absorber certaines longueurs d’onde. La spectrométrie va alors permettre de déterminer la structure chimique de la substance traversée, ici les différents éléments trouvables à la surface de Nu2 Lupi b, c et d.
Avec cette observation de Cheops, si les études du système de Nu2 Lupi ont connu une grande avancée, celui-ci fait encore l’objet de questionnements. Les chercheurs de l’Agence spatiale européenne ont déjà exprimé leur intention de poser à nouveau l’œil du satellite sur les trois exoplanètes.
