Une équipe d'astronomes dirigée par l'UdeM a trouvé des preuves que deux exoplanètes en orbite autour d'une étoile naine rouge sont des "mondes aquatiques" - des planètes où l'eau constitue une grande proportion du volume. Ces mondes, situés dans un système planétaire à 218 années-lumière dans la constellation de la Lyre, ne ressemblent à aucune des planètes de notre système solaire.
Une équipe dirigée par la chercheuse postdoctorale Carolina Pielet de l'Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes (iREx) de l'Université de Montréal a publié une étude détaillée du système planétaire connu sous le nom de Kepler-138 aujourd'hui, 15 décembre, dans la revue Nature Astronomy.
Piaule, qui est membre du groupe de recherche de Björn Benneke, a observé les exoplanètes Kepler-138c et Kepler-138d à l'aide du télescope spatial Hubble de la NASA et du télescope spatial Spitzer désaffecté et a découvert que les planètes, qui sont environ une fois et demie la taille de Terre, peut être composée principalement d'eau Ces planètes et le satellite de la planète plus proche de l'étoile, Kepler-138b, ont été découverts plus tôt par le télescope spatial Kepler de la NASA.
L'eau n'a pas été directement détectée, mais en comparant les tailles et les masses des planètes avec des modèles, les scientifiques ont conclu qu'une partie importante de leur volume - jusqu'à la moitié - devrait être constituée de matériaux plus légers que les roches, mais plus lourds que l'hydrogène ou l'hélium ( qui constituent l'essentiel des planètes géantes gazeuses telles que Jupiter). Le plus courant de ces matériaux candidats est l'eau.
"Nous avions l'habitude de penser que les planètes légèrement plus grandes que la Terre étaient de grosses boules de métal et de roche, comme des versions agrandies de la Terre, et c'est pourquoi nous les appelions des super-Terres", a expliqué Benneke. - Cependant, nous avons maintenant montré que ces deux planètes, Kepler-138c et d, ont une nature complètement différente : une grande partie de leur volume est probablement constituée d'eau. Pour la première fois, nous observons des planètes qui peuvent être identifiées avec certitude comme des mondes aquatiques - le type de planètes dont l'existence a longtemps été théorisée par les astronomes."
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Avec plus de trois fois le volume de la Terre et deux fois la masse, les planètes c et d sont beaucoup moins denses que la Terre. Ceci est surprenant car la plupart des planètes à peine plus grandes que la Terre qui ont été étudiées en détail jusqu'à présent semblaient être des mondes rocheux similaires au nôtre. La comparaison la plus proche avec ces deux planètes, selon les chercheurs, pourrait être certaines des lunes glacées du système solaire externe, qui sont également en grande partie composées d'eau entourant un noyau rocheux.
"Imaginez des versions plus grandes d'Europe ou d'Encelade, des lunes riches en eau en orbite autour de Jupiter et de Saturne, mais beaucoup plus proches de leurs étoiles", a expliqué Piaule. "Au lieu d'une surface glacée, Kepler-138 c et d auraient de grandes enveloppes de vapeur d'eau."
Les chercheurs avertissent que les planètes peuvent ne pas avoir d'océans semblables à la Terre directement à la surface de la planète. "La température dans les atmosphères de Kepler-138c et Kepler-138d est probablement supérieure au point d'ébullition de l'eau, et nous nous attendons à ce que ces planètes aient des atmosphères épaisses et denses composées de vapeur. Ce n'est que sous cette atmosphère de vapeur que l'eau liquide peut potentiellement exister à haute pression, ou même de l'eau dans une autre phase qui se produit à haute pression, appelée fluide supercritique », a déclaré Piaule.
Récemment, une autre équipe de l'Université de Montréal a découvert une autre planète, appelée TOI-1452 b, qui pourrait potentiellement être recouverte d'un océan d'eau liquide, mais le télescope spatial James Webb de la NASA sera nécessaire pour étudier son atmosphère et confirmer la présence d'un océan.
Bien que les observations précédentes du télescope spatial Kepler de la NASA n'aient montré que le passage de trois planètes mineures autour de Kepler-138, l'équipe a été surprise de constater que les observations de Hubble et Spitzer indiquaient la présence d'une quatrième planète dans le système, Kepler-138e.
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Cette planète nouvellement découverte est petite et plus éloignée de son étoile que les trois autres, prenant 38 jours pour terminer une orbite. La planète se trouve dans la zone habitable de son étoile, une région tempérée où la planète reçoit juste la bonne quantité de chaleur de son étoile froide pour n'être ni trop chaude ni trop froide pour permettre l'eau liquide.
La nature de cette exoplanète supplémentaire récemment découverte reste cependant une question ouverte, car elle ne semble pas transiter par son étoile. L'observation du transit d'une exoplanète permettrait aux astronomes de déterminer sa taille. Avec Kepler-138e sur la photo, les masses de planètes précédemment connues qui ont été découvertes sont devenues plus précises.
Une autre surprise attendait les chercheurs : ils ont découvert que les deux mondes aquatiques Kepler-138c et d sont des planètes jumelles, de taille et de masse quasiment identiques, alors qu'on les croyait jusque-là radicalement différentes. D'autre part, la planète la plus proche de nous, Kepler-138b, a été confirmée comme étant une planète mineure de masse martienne, l'une des plus petites exoplanètes connues à ce jour.
"Alors que nos instruments et méthodes deviennent suffisamment sensibles pour trouver et étudier des planètes plus éloignées de leurs étoiles, nous pourrions commencer à trouver beaucoup plus de mondes aquatiques comme Kepler-138 c et d", a conclu Benneke.
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