Planète « magma »

Découverte d’une planète de lave et de fer

Plus petit que la Terre, cet astre est surmonté d’un manteau fondu en surface et est ce que les astronomes appellent « une planète magma ». Les conditions de sa formation restent mystérieuses.

 

Lors de sa dernière mise à jour, effectuée mercredi 1^er décembre, le site Internet Exoplanet.eu, plus connu sous son nom Encyclopédie des planètes extrasolaires, comptait 4 878 entrées. Il va falloir en ajouter une 4 879^e avec la découverte, annoncée dans Science jeudi 2 décembre, par une équipe internationale, d’une curieuse planète extrasolaire. Une planète de lave et de fer.

L’astre en question est une des trouvailles de TESS, télescope spatial lancé par la NASA en 2018 pour surveiller de petites étoiles proches, en espérant que d’éventuelles exoplanètes de type terrestre passent devant elles et fassent temporairement – et très légèrement – diminuer leur flux de lumière. Un mode de détection appelé « technique du transit ». La nouvelle venue se nomme GJ-367b, parce qu’elle tourne autour de GJ-367, une étoile située à 30,7 années-lumière de nous – autant dire dans la banlieue du Système solaire, si l’on considère que notre galaxie, la Voie lactée, s’étend sur quelque 100 000 années-lumière. Moitié moins grosse et moins massive que le Soleil, GJ-367 appartient à la catégorie des naines rouges, qui sont les étoiles les plus légères, les moins chaudes et les moins lumineuses, mais aussi les plus abondantes de la galaxie.

Comme l’explique un des coauteurs de l’étude, Xavier Delfosse, de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble (CNRS-université Grenoble-Alpes),lorsqu’une exoplanète est découverte, « l’objectif, c’est d’obtenir à la fois sa masse et son rayon, pour déterminer sa densité et ainsi avoir des informations sur sa composition ». La densité constitue, en effet, un facteur primordial duquel on déduit de quoi les planètes sont faites : si l’on s’appuie sur les astres du Système solaire, « une planète rocheuse comme la Terre a une densité de 5,5 grammes par centimètre cube, poursuit Xavier Delfosse. Pour les planètes de type Neptune, qui ont un cœur de glace entouré d’une enveloppe de gaz, la densité est comprise entre 1,5 g/cm³ et 2 g/cm³ tandis que les géantes gazeuses comme Jupiter ou Saturne, avec une grosse atmosphère d’hydrogène et d’hélium, ont une densité qui tourne autour de 1 g/cm³. »

La température de surface avoisine les 1 500 °C

La technique du transit a donné le rayon de GJ-367b : 70 % du rayon de la Terre. Quant à la masse, elle a été obtenue grâce à l’autre méthode de détection des exoplanètes, dite « des vitesses radiales », qui analyse les minuscules oscillations que la masse de la planète fait subir à la position de son étoile. Les chercheurs ont ainsi pu calculer la densité de GJ-367b et n’ont pas été déçus du résultat : 8,1 g/cm³, soit un chiffre supérieur à celui des planètes du Système solaire et un chiffre proche de la densité du fer.

Autre information étonnante au sujet de GJ-367b : elle navigue très près de son étoile, au point d’en faire le tour en seulement 7,7 heures. Comme il est physiquement impossible que la planète ait pu se former à cet endroit, elle a forcément subi une migration vers son étoile au cours de son existence. Conséquence de cette promiscuité avec son soleil, la température de surface de GJ-367b avoisine les 1 500 °C.

Grâce à ce faisceau de données, un portrait de cette exoplanète de l’extrême se dessine. Elle dispose probablement d’un énorme noyau de fer et de nickel (représentant 86 % de la masse totale de l’astre) surmonté d’un manteau fondu en surface, ce que les astronomes appellent « une planète magma ». « C’est assez peu accueillant pour un week-end, convient Xavier Delfosse. Une partie du manteau doit dégazer dans l’atmosphère, ce qui fait de cette planète une cible intéressante pour le télescope spatial James Webb, qui doit s’envoler fin décembre : il pourra, en analysant les molécules présentes dans l’atmosphère, donner des éléments sur la composition du manteau. »

Reste à comprendre comment une telle planète s’est formée, question qui se pose d’ailleurs aussi pour Mercure, dont le noyau métallique est également très gros. « Elle a pu être victime d’un impact important avec un autre astre, qui a éjecté toute une partie du manteau, explique Xavier Delfosse. Une deuxième hypothèse dit que, au moment de la formation des planètes, en raison de plusieurs phénomènes, la matière se trouvant près de l’étoile pouvait être très riche en métaux. » Autre explication possible, la très grande proximité avec l’étoile a pu vaporiser les éléments les plus volatils du manteau et réduire celui-ci comme peau de chagrin, donnant ainsi au noyau une proportion hors norme. GJ-367b vient donc s’ajouter au bestiaire des planètes inconnues par chez nous, après les Jupiter chaudes, les mini-Neptune et les super-Terre, sans oublier WASP-76b, la planète où il pleut du fer…