Des astronomes ont repéré la planète la plus minuscule et la plus métallique à ce jour, un monde riche en fer situé à des années-lumière de la Terre et qui tourne autour de son étoile une fois toutes les 8 heures.

La planète, connue sous le nom de GJ 367b, a les trois quarts de la taille de la Terre, mais elle est beaucoup plus dense. Elle ressemble davantage à Mercure, en ce sens qu’elle est composée principalement de fer et qu’elle est surchauffée par le rayonnement ardent de son étoile. GJ 367b atteint une température de 1 500 °C pendant la journée, presque assez chaude pour que son fer commence à fondre.

GJ 367b est la plus petite planète située au-delà du système solaire dont les scientifiques ont pu déterminer la composition, selon Kristine Lam, astronome du Centre aérospatial allemand à Berlin, en Allemagne.

Les astronomes ont découvert plus d’une douzaine de planètes à « ultracourte période », qui sont si proches de leur étoile qu’elles effectuent une orbite complète en moins d’un jour, comme GJ 367b. Sa nature riche en fer en fait une sorte de laboratoire planétaire permettant de comprendre les conditions extrêmes dans lesquelles les planètes peuvent se former et évoluer.

Pour David Armstrong, astronome à l’université de Warwick à Coventry, au Royaume-Uni, cette découverte met également en évidence notre capacité à mesurer la masse de minuscules planètes sub-terrestres.

Pouvoir observer de telles planètes, bien qu’elles soient à plusieurs années-lumière de nous, est fascinant et promet de nombreuses découvertes de planètes semblables à la Terre à l’avenir.

L’équipe de Lam a découvert GJ 367b en 2019 grâce aux données du satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA, qui recherche des planètes et qui a repéré 172 des quelque 4 500 planètes connues en orbite autour d’étoiles autres que le Soleil. GJ 367b se trouve à plus de 9 parsecs (31 années-lumière) de la Terre, dans la constellation australe des voiles. Les chercheurs ont utilisé plusieurs télescopes terrestres pour confirmer l’existence de l’exoplanète et recueillir des données qui ont révélé sa taille et sa masse avec une précision sans précédent : elle fait 0,72 fois la taille de la Terre et 0,55 fois sa masse.

Ces deux informations précises ont permis à l’équipe de calculer que la densité de la planète était de plus de 8 grammes par centimètre cube, ce qui est proche de la densité du fer et bien plus élevé que les 5,5 grammes par centimètre cube de la Terre. GJ 367b est probablement constitué principalement d’un noyau de fer entouré d’une fine couche de roche, avec peut-être un peu de glace ou de gaz l’enveloppant.

D’autres planètes extrêmement denses ont déjà été découvertes, dont une presque aussi grosse que Neptune. Mais la découverte d’une version minuscule montre que les astronomes peuvent repousser les limites de la découverte de mondes extrêmes.

A partir de l’étude : masse et rayon des petites planètes connues. (Lam et col./ Science)

Les théoriciens ont plusieurs idées sur la façon dont les planètes à métaux lourds pourraient se former. Elles auraient pu commencer comme de grandes planètes avec des noyaux de fer enveloppés de vastes couches de roche, avant que des collisions avec d’autres roches spatiales ne les dépouillent de leur enveloppe et ne laissent derrière elles un noyau de fer presque nu. Ou encore, les radiations brûlantes des étoiles des planètes ont pu enlever de la matière pendant la formation des corps.

L’étoile de GJ 367b est une naine rouge, plus petite et plus froide que le Soleil. L’équipe de Lam a repéré des indices d’une deuxième planète en orbite autour d’elle, environ une fois tous les 11 jours, mais n’a pas encore pu confirmer l’existence d’autres planètes que GJ 367b.

Illustration d’une exoplanète en orbite autour d’une étoile naine rouge. (NASA/ ESA/ G. Bacon (STScI))

GJ 367b n’est probablement pas un endroit idéal pour rechercher une vie extraterrestre, étant donné sa chaleur et ses radiations intenses. Mais la planète pourrait potentiellement avoir une atmosphère, ce qui constituerait un environnement intéressant. Si la surface de la planète est partiellement fondue, alors GJ 367b pourrait avoir une atmosphère dominée par des minéraux qui ont bouilli à la surface de la planète. Lam et ses collègues espèrent rechercher une atmosphère à l’aide d’observatoires tels que le télescope spatial James Webb de la NASA, dont le lancement est prévu le 22 décembre.

L’étude publiée dans Science : GJ 367b: A dense, ultrashort-period sub-Earth planet transiting a nearby red dwarf star et présentée sur le site du Massachusetts Institute of Technology : TESS discovers a planet the size of Mars but with the makeup of Mercury.

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