Gliese 581 c - Définition

Introduction

Gliese 581 c
Vue d'artiste de Gliese 581 c, d'après l'hypothèse de la planète océan.
Étoile
Nom	Gliese 581
Ascension droite	15h 19m 26s
Déclinaison	-07° 43′ 20″
Type spectral	M2.5V
Constellation	Balance
Caractéristiques orbitales
Demi-grand axe (a)	0,073  ua
Excentricité (e)	0,16 ± 0,07
Période (P)	12,93  j
Inclinaison (i)	?
Argument du périastre (ω)	?
Époque (τ)	?
Caractéristiques physiques
Masse	>5  MT
Rayon	?  RT
Masse volumique	?
Température	~290  K
Découverte
Découvreurs	Udry et. al
Méthode	Méthode des vitesses radiales
Date	4 avril 2007

Gliese 581 c est une exoplanète en orbite autour de l'étoile Gliese 581, située à 20,5 années-lumière de la Terre qui a été découverte le 4 avril 2007 par une équipe d'astronomes français, portugais et suisses. D'une masse 5 fois supérieure à celle de la Terre, elle serait d'un diamètre une fois et demie plus grand. Elle gravite dans la zone habitable de Gliese 581 et sa température moyenne pourrait être comprise entre 0 °C et 40 °C, ce qui autoriserait la présence d'eau à l'état liquide. À ce jour, c'est l'exoplanète connue qui ressemble le plus à notre Terre. Gliese 581 c fait partie d'un système de quatre planètes, dont la première (Gliese 581 b) était connue antérieurement. Gliese 581 c a été découverte, comme ses consœurs, avec le spectrographe ultra-stable HARPS, installé au télescope de 3,6 m de l'Observatoire de La Silla (ESO), au Chili.

Description

Caractéristiques physiques

Gliese 581 c est la planète extrasolaire découverte qui se rapproche le plus de la Terre du point de vue des conditions supposées de surface, de température et de taille. Les premières suppositions ont en effet montré que la température moyenne à la surface de cette planète serait comprise entre 0 °C et 40 °C, ce qui a tout de suite laissé penser à la présence potentielle d'eau à l'état liquide à sa surface et donc une possible présence de vie extraterrestre. Ceci lui permettrait de potentiellement supporter la vie d'organismes semblables aux extrêmophiles terrestres.

Néanmoins, il est bon de préciser certains faits quant à l'établissement de ces valeurs théoriques de température à sa surface. Cette température a en effet été établie à partir de l'albédo théorique de la planète.

• On a estimé que si l'albédo de Gliese 581 c était celui de Vénus (0,65 soit de 65 %), sa température moyenne de surface serait de l'ordre de 270 K (-3 °C).

• En revanche, si on considère l'albédo de la Terre (0,37 soit de 37 %), on obtient une température théorique de Gliese 581c de 313 K (40 °C).

Ces suppositions, partent du postulat que la planète possède une atmosphère pour conditionner cette température et éviter des écarts très importants entre la nuit et le jour, comme c'est le cas sur la Lune par exemple.

Comme sur Terre, il est très probable qu'il y ait un effet de serre dans cette atmosphère, faisant croître sensiblement la température de surface (sur Terre, la température moyenne sans effet de serre passerait de +15 °C à -18 °C (288 K à 255 K)).
Tout dépend bien sûr de la composition chimique de son atmosphère, mais il semble plus vraisemblable que la température moyenne à la surface de cette planète soit comprise entre 40 °C et 100 °C (selon l'intensité de cet effet de serre). En revanche, cela pourrait relancer l'hypothèse d'une vie extraterrestre, non pas sur Gliese 581 c mais sur sa voisine un peu plus éloignée de son étoile, la planète Gliese 581 d. Sa température théorique (en fonction à nouveau de son albébo, calculée comme comprise entre celui de Vénus et de la Terre) serait comprise entre 145 K et 168 K (--128 °C et --105 °C). Si l'on rajoute à cela une atmosphère et un effet de serre assez intense, il ne serait pas impossible que cette planète possède des températures de surface voisines de celle de la Terre. Selon Michel Mayor, membre de l'équipe qui a découvert la planète, Gliese 581 c n'est pas un Jupiter chaud, car elle est trop peu massive pour être constituée de gaz. Il s'agit probablement d'une planète tellurique, peut-être entièrement recouverte d'eau, autrement dit une planète océan.
Il est tout aussi possible que ce soit une planète glacée formant une banquise immaculée, avec un albédo aux environ de 90 % ; comme la lune Europe.

Les mesures de vitesse radiale qui ont permis la découverte des planètes de ce système, permettent également de mesurer leur masse minimum, étant donné que l'inclinaison du plan orbital par rapport à l'observateur reste inconnue à ce jour. L'article de la découverte indique que Gliese 581 c possèderait une masse d'au plus 5,03 fois celle de la Terre (en fait : 5,03×sin³(i), où i est l'angle d'inclinaison du plan orbital de cette planète par rapport à notre ligne de visée). En supposant qu'il s'agit d'une planète tellurique, Gliese 581 c possède un rayon au moins une fois et demie plus grand que celui de la Terre. La gravité à la surface d'une telle planète serait approximativement 2,2 fois celle sur Terre. En revanche, si Gliese 581 c est une planète gelée (une planète avec un manteau de glace), son rayon serait deux fois plus important que celui de la Terre et la gravité à la surface y serait environ 1,25 fois supérieure. L'âge du système planétaire de Gliese 581 a été estimé approximativement à 4,3 milliards d'années.

Caractéristiques orbitales

Les orbites du système planétaire de Gliese 581 : sur le schéma, Gliese 581 c est la troisième planète à partir de l'étoile

Diagramme représentant la zone habitable théorique en fonction du type d'étoiles, alignées sur la gauche. Plus l'étoile est chaude et massive, plus la zone habitable (bandeau bleu) se situe loin d'elle. Le cas de Gliese 581 se situe tout en bas à gauche, puisque c'est une naine rouge de type spectral M.

Gliese 581 c possède une période orbitale (« année ») de 13 jours terrestres et son rayon orbital ne représente que 7 % de celui de la Terre, c'est-à-dire qu'il mesure seulement 11 millions de km alors que la Terre est à 150 millions de km du Soleil.

Étant donné que son soleil est plus petit et plus froid que le nôtre (et donc moins lumineux), cette distance place la planète dans la zone habitable de l'étoile Gliese 581. Une zone habitable est une région de l'espace où les conditions sont favorables à l'apparition ou au soutien de la vie, quoique pas nécessairement humaine.

Cette proximité signifie que cette étoile nous paraîtrait beaucoup plus importante dans le ciel de cette planète que ne l'est le Soleil dans le ciel terrestre. Par rapport au Soleil, l'étoile apparaîtrait de largeur 3,75 fois plus grande et de superficie 14 fois supérieure, même si elle est plus petite. En effet, un rayon typique pour une étoile de type M0 de l'âge et de la métallicité de Gliese 581 est de 0.00128 ua, par rapport à 0.00465 ua pour le Soleil.

De plus, Gliese 581 c pourrait être en rotation synchrone avec son étoile. C'est un modèle couramment accepté parce qu'une « synchronisation par effet de marée » (tidal locking en anglais) serait provoquée par sa proximité avec son étoile. Par conséquent, on considère généralement que la planète a une face où il fait toujours jour et l'autre, toujours nuit. Même si elle n'était pas synchrone, la planète subirait des forces de marée violentes, vu que son excentricité orbitale est entre 0,10 et 0,22. Puisque les forces de marée sont plus fortes pour les planètes rapprochées de leur étoile, on s'attend à ce que les planètes excentriques aient une période de rotation qui est plus courte que leur période orbitale, c'est-à-dire une pseudo-synchronisation. Un exemple connu est Mercure, qui est synchrone avec une résonance de 3:2, c'est-à-dire qu'elle complète trois rotations toutes les deux révolutions.

Caractéristiques climatiques

Du fait de son orbite très proche de son astre, la planète subirait de la part de celui-ci une force de marée 400 fois plus importante que celle que la Lune exerce sur la Terre.

Vue d'artiste de Gliese 581 c. À cause de la rotation synchrone, un gigantesque cyclone s'est formé.

Gliese 581 c pourrait être en rotation synchrone avec son étoile. Pour un observateur situé près de l'étoile, la planète présenterait toujours la même face. Dans cette hypothèse, les différences de température entre la face continuellement éclairée et la face cachée seraient extrêmes. Malgré cela, une zone « charnière » entre la face éclairée et la face cachée pourrait bénéficier d'un climat plus modéré, propice à la vie. En outre, l'apparition de la vie pourrait être contrariée par la violence des éruptions solaires communes aux naines rouges, même si Gliese 581 semble « aussi calme que le Soleil », selon Xavier Delfosse, de l'Université Joseph-Fourier à Grenoble.