A la recherche des exoplan�tes

Des milliards de Terres (I)

Qu'est-ce qu'une exoplan�te ? C'est une plan�te situ�e en dehors du syst�me solaire, dans un autre syst�me plan�taire.

Sachant que le syst�me solaire comprend plusieurs plan�tes et quantit� d'autres corps c�lestes, peut-on d�couvrir ailleurs dans l'espace des syst�mes plan�taires �quivalents et des exoplan�tes � l'image de la Terre ? Cette question a suscit� la curiosit� des philosophes et des astronomes depuis qu'ils ont lev� les yeux vers le ciel sans jamais pouvoir y r�pondre jusqu'en 1990.

Le philosophe grec D�mocrite d'Abd�re (460-370 avant notre �re) �tait un pr�cuseur et un visionnaire en mati�re de cosmologie. Il d�fendit la th�orie mat�rialiste et atomiste de l'Univers. Des auteurs comme Anaxarque, A�tius et Hippolyte ont profess� ses id�es dont nous avons conserv� quelques textes. On apprend notamment que D�mocrite avait imagin� que l'univers �tait peupl� d'autres syst�mes solaires contenant des plan�tes rocheuses ou gazeuses, petites ou grandes, en cours de formation ou tr�s �g�es, chaudes ou froides, y compris des mondes en collision et m�me des plan�tes errantes.

En 1584, le philosophe et �crivain napolitain Giordanna Bruno affirma dans un dialogue de son livre "L'infini, l'univers et les mondes" �crit en italien : "Ce sont donc des soleils innombrables, ce sont des terres infinies, qui tournent pareillement autour d'eux comme nous voyons ces sept circuler pr�s de nous autour du Soleil" (Dialogo Terzo, page 36)

 Mais � force de proposer sans avertissement des id�es s'�cartant r�solument de la pens�e canonique jusqu'� imaginer des �tres vivants sur ces terres du ciel et des univers multiples, il fut condamn� � mort par l'Inquisition et br�l� vif sur un b�cher en 1600 � 52 ans.

Apr�s des si�cles de doute faute de moyens de recherches adapt�s, au XX^e si�cle, apr�s des d�cennies de recherches infructueuses, finalement les astronomes ont confirm� la th�orie de D�mocrite : Oui, il existe d'autres syst�mes plan�taires dans la Galaxie et vraisemblablement au-del� ! Et ils en apport�rent la preuve qui fit � l'�poque une forte impression tant dans la communaut� scientifique que dans le public.

Dans cet article nous traiterons des sujets suivants :

- Statut, M�thodes, Rappel historique et statistiques, Les exoplan�tes telluriques dans la zone habitable, Les exoplan�tes telluriques exotiques , cette page-ci

- Alpha du Centaure (Rigil Kentaurus), Proxima du Centaure, p2

- TRAPPIST-1, Teegarden, Tau Ceti, K2-18 b, p3

- La relation masse-rayon, La zone d'habitabilit�, Autres exoplan�res rocheuses, Les super-Terres, R�solution du casse-t�te de la vall�e du rayon, Les exoplan�tes g�antes, Les Hot Jupiters et les syst�mes multiples, p4

- Les mini-Neptunes, Les Hot Neptunes, les Ultra-Hot Neptunes, Les plan�tes chthoniennes, Syst�mes plan�taires particuliers, Des exoplan�tes en dehors de la Galaxie, Quelques exoplan�tes sous la loupe, p5

- Les chances de trouver des exoplan�tes viables, L'avantage des �toiles naines rouges, Les outils : t�lescopes spatiaux et radiot�lescopes, Aidez les professionnels : Planet Hunters, p6

Statut

En utilisant des t�lescopes toujours plus puissants, y compris des t�lescopes spatiaux (voir page 6) et de nouvelles m�thodes de d�tection plus affin�es, sur plus de 150000 �toiles �tudi�es, au 30 novembre 2023 les astronomes avaient identifi� 5549 exoplan�tes selon le CNRS (et des milliers de candidates) dans 4088 syst�mes plan�taires dont 887 syst�mes contiennent plusieurs exoplan�tes. Toutes les exoplan�tes sont �galement recens�es dans le catalogue de la NASA (sous forme de tableau). Nous discuterons s�par�ment des plan�tes errantes.

Chaque mois, plusieurs dizaines de nouvelles exoplan�tes viennent enrichir les catalogues. Cet inventaire fait dire � la NASA que sur base statistique "il y a plus de plan�tes que d'�toiles dans notre Galaxie. Cela signifie qu'il y a plus de mille milliards de plan�tes dans notre seule Galaxie, dont beaucoup se situent dans la taille de la Terre."

Au 30 novembre 2023, le statut de l'inventaire des exoplan�tes confirm�es �tait le suivant :

- Un seul syst�me extrasolaire poss�de 8 exoplan�tes : Kepler 90 alias KOI 351.

- Deux syst�mes extrasolaires poss�dent 7 exoplan�tes : TRAPPIST-1 et Kepler 385.

- Dix syst�mes extrasolaires poss�dent 6 exoplan�tes : Gliese 581, Kepler 11, Kepler 20, Kepler 80, TOI 178, TOI 1136, K2-138, HD 10180, HD 110067 et HD 191939.

- Plus d'une vingtaine de syst�mes extrasolaires poss�dent 5 exoplan�tes : 55 Cancri, TOI 561 (voir plus bas), Kepler-32, ...

- Une cinquantaine de syst�mes extrasolaires poss�dent 4 exoplan�tes : Tau Ceti, Mu Arae, PSR B1257+12 pr�cit�, WASP 47, ...

- Au moins 146 syst�mes extrasolaires poss�dent 3 exoplan�tes : Proxima du Centaure, 47 Ursae Majoris, 61 Virginis, ...

- Au moins 450 syst�mes extrasolaires poss�dent 2 exoplan�tes dont b�ta Pictoris.

- Des milliers de syst�mes poss�dent une seule exoplan�te d�tectable depuis la Terre.

Certaines exoplan�tes ont �t� d�couvertes dans des syst�mes stellaires multiples :

- Des syst�mes binaires : b Centauri, Kepler 47.

- Des syst�mes triples : AB Doradus, Proxima du Centaure, 16 Cygni, HD 188753 (Tatooine), HD 131399 Centauri et LTT 1445.

Enfin, on a d�couvert au moins une exoplan�te de la taille de Neptune poss�dant un champ magn�tique : HAT P-11 b.

Depuis 2010, les astronomes d�couvrent en moyenne jusqu'� 400 exoplan�tes chaque ann�e, essentiellement par des m�thodes indirectes : mesure de la vitesse radiale, astrom�trie, transit, microlensing, etc. Une dizaine d'exoplan�tes seulement ont �t� d�couvertes de mani�re directe, par photographie soit en lumi�re blanche soit en infrarouge.

A voir : Kepler Orrery IV

Animation des syst�mes exoplan�taires

Simulateur 3D : Eyes-on-exoplanets, NASA

Distribution et caract�ristiques des principales exoplan�tes d�couvertes par l'observatoire orbital Kepler entre 2009 et 2015. Documents NASA.

Ces exoplan�tes sont toutes plus �tonnantes les unes que les autres - nous verrons quelques exemples dans les pages suivantes - et les astronomes ont fini par se rendre compte que le syst�me solaire �tait en fait une anomalie dans l'univers. En effet, la plupart des syst�mes exoplan�taires sont diff�remment agenc�s du n�tre et loin d'�tre aussi calmes; il n'y a pas de zone stable avec des plan�tes rocheuses dites telluriques proche de l'�toile h�te et des plan�tes g�antes gazeuses plus �loign�s.

Dans de nombreux syst�mes plan�taires il existe par exemple des "Jupiter chauds" (Hot Jupiters), certains gravitant tr�s pr�s de leur �toile (et dont la r�volution s'effectue en quelques jours. Ailleurs, on d�couvre des exoplan�tes faites de diamant (55 Cancri e), o� il pleut des rubis et des saphirs (HAT-P-7 b) ou du verre fondu (HD 189733 b), des exoplan�tes o� la "glace" est br�lante (Gliese 436 b alias B�h�moth), des mondes en collision (HD 172555 b), des exoplan�tes qui sont sur le point d'�tre englouties par leur �toile et dont l'atmosph�re s'�vapore (WASP 18 b ou Kepler 91 b) ou encore des exoplan�tes qui ont "surv�cu" � la phase g�ante rouge de leur �toile mais dont la surface est aujourd'hui calcin�e et st�rile (V391 Pegasi). Il existe m�me un syst�me o� des "super-Terre" (K2-18 b et c) sont si proches l'une de l'autre qu'il suffit de quelques jours � un vaisseau spatial pour voyager de l'une � l'autre (mais l'une est sans doute trop chaude pour �tre habitable). Bref, D�mocrite avait raison et son intuition d�passe l'entendement !

M�thodes

Comment d�couvre-t-on une exoplan�te ? La d�tection directe d'exoplan�tes telluriques est tr�s difficile � la fois en raison de leur faible luminosit� (elles ne font que r�fl�chir la lumi�re de leur �toile), leur faible taille et leur faible s�paration angulaire par rapport � l'�toile centrale. C'est donc plus par chance qu'on pourrait d�couvrir une exoplan�te par cette m�thode.

La m�thode de la vitesse radiale

Une bonne m�thode pour trouver des exoplan�tes dans la zone habitable est de mesurer la vitesse radiale de toutes les �toiles proches, une m�thode spectroscopique invent�e par les astronomes suisse Mayor et Queloz.

D�couvrez des exoplan�tes : Planet hunters (application Zooniverse)

A gauche, les mesures Doppler de la naine brune GJ 436 (M2.5V) obtenues � l'Observatoire Keck ont permis d'estimer la vitesse radiale de son compagnon plan�taire qui suit un mouvement d'oscillation p�riodique compatible avec les lois de Kepler sur le mouvement orbital. Sa p�riode est de 2.6 jours, sa vitesse radiale de 18.1 m/s, son excentricit� 0.12 (voisine de z�ro) pour une masse estim�e � 0.067 fois celle de Jupiter ou 1.2 fois celle de Neptune ou encore 21 fois celle de la Terre. La naine brune h�te de 0.42 masse solaire est �g�e d'au moins 3 milliards d'ann�es. A droite, la courbe lumineuse du transit de l'exoplan�te HAT 18b de 1.98 Mj (en dessous un agrandissement du transit). Documents R.P. Butler et al., 2004 adapt� par l'auteur et K.M.Penev et al., 2016.

Cette m�thode se base sur l'analyse spectrale et la mesure de l'effet Doppler de l'�toile candidate. Cela permet de d�tecter toute perturbation dans le d�placement r�gulier de l'�toile induite par l'attraction gravitationnelle d'une �ventuelle exoplan�te en orbite autour d'elle. Le d�placement p�riodique de l'�toile (son acc�l�ration et son ralentissement) permet de pr�dire l'existence d'une exoplan�te car sans sa pr�sence l'�toile suivrait une trajectoire non perturb�e � vitesse constante dans le ciel. Comme illustr� ci-dessus � gauche, l'analyse de son profil doppler permet de calculer la masse, la p�riode et l'excentricit� de l'exoplan�te. Cette m�thode donne d'excellents r�sultats.

A voir : Transit Method For Detecting Planets, NASA

Simulation de l'oscillation p�riodique d'une �toile en interaction gravitationnelle avec une exoplan�te autour de son centre de masse ou barycentre. Ce mouvement p�riodique est mesurable dans le spectre de l'�toile dont le d�placement des raies permet de calculer sa vitesse radiale. Ce mouvement permet de pr�dire l'existence d'une exoplan�te et de calculer sa masse, sa p�riode et son excentricit� car sans sa pr�sence l'�toile suivrait une trajectoire non perturb�e � vitesse constante dans le ciel. Documents NASA.

Notons que l'analyse spectrale est �galement mise � contribution pour analyser la composition et estimer la temp�rature de l'�toile h�te et des exoplan�tes. Gr�ce � une m�thode d�velopp�e au MIT en 2013, on peut �galement calculer la masse d'une exoplan�te par spectroscopie (cf. J. de Wit et S.Seager et en PDF, 2014).

La m�thode du transit

Une autre m�thode consiste � appliquer la m�thode du transit d�j� utilis�e pour �tudier les �toiles binaires � �clipses. L'affaiblissement p�riodique de la lumi�re d'une �toile peut avoir une origine intrins�que li�e � son activit� propre ou extrins�que et dans ce cas r�v�ler la pr�sente d'un plan�te ou de multiples corps en orbite autour d'elle. Mais vues de la Terre, les deux tiers des exoplan�tes ne transitent pas devant leur �toile. Il faut donc inventer d'autres techniques pour d�couvrir ces exoplan�tes beaucoup plus difficiles � d�tecter comme par exemple tirer profit des instruments fonctionnant en interf�rom�trie afin d'augmenter leur pouvoir de r�solution. 

A ce sujet, rappelons que "WASP" (Wide Angle Search for Planets) est un consortium international de plusieurs instituts universitaires europ�ens ayant pour but de d�couvrir des exoplan�tes � l'aide de la m�thode photom�trie du transit. Les chercheurs disposent d'un r�seau de t�lescopes robotis�s install�s aux quatre coins de la plan�te et op�rationnels depuis 2006. Ils sont second�s par le spectrographe HARPS install� sur le t�lescope de 3.60 m de l'ESO install� � La Silla au Chili et par divers t�lescopes spatiaux sont CHEOPS de l'ESA. WASP a d�j� permis de d�couvrir plus de 190 exoplan�tes.

On reviendra sur les satellites d'observation en derni�re page ainsi que sur les techniques et protocoles de recherches dans l'article consacr� � la recherche de plan�tes habitables.

Rappel historique et statistiques

La premi�re exoplan�te fut d�couverte en 1990 par l'astronome Aleksander Wolszczan aujourd'hui � l'Universit� d'�tat de Pennsylvanie et sp�cialiste des pulsars justement autour du pulsar PSR B1257+12 d'une p�riode de 6.22 ms situ� � environ 2314 ann�es-lumi�re dans Vierge gr�ce au radiot�lescope d'Arecibo. Ce syst�me abrite 3 exoplan�tes, la 4^e qui ne serait pas plus grande que la Lune n'ayant pas �t� confirm�e. Les trois exoplan�tes ont une masse de respectivement environ 0.02, 4.3 et 3.9 M. Il est possible que ce syst�me contienne �galement une ceinture d'ast�ro�des.

A consulter : NASA Exoplanet Archive - Exoplanet Catalog

Entourant une photo (composite RGB) de 51 Pegasi prise dans le cadre du projet DSS2 du STScI en collaboration avec l'ESO et le AAO, deux aspects possibles de 51 Pegasi b transitant devant son �toile de type solaire. Documents T.Lombry et ESO/DSS2.

A part ce cas particulier, la premi�re exoplan�te orbitant autour d'une �toile de type solaire (de classe spectrale G) fut d�couverte en 1995 par les astrophysiciens Michel Mayor et Didier Queloz (tous deux laur�ats du prix Nobel de Physique en 2019) de l'Observatoire de Gen�ve en Suisse. Il s'agit de 51 Pegasi b, surnomm�e "Bellerophon", situ�e � environ 47.9 ann�es-lumi�re de la Terre pr�sent�e ci-dessus. L'annonce fut publi�e de la revue "Nature". Cas plut�t rare avec les moyens actuels, l'exoplan�te fut d�couverte en lumi�re blanche lors de son transit devant l'�toile h�te gr�ce au t�lescope de 1.93 m de Haut-Provence (OHP) tandis que les donn�es furent trait�es en Suisse.

Sur le plan astrophysique, l'�toile 51 Pegasi est de classe spectral G2 IV et brille � la magnitude apparente de 5.49. �g�e de 4 milliards d'ann�es, sa taille est de 1.2 R et sa masse de 1.11 M. L'exoplan�te 51 Pegasi b gravite � 0.052 UA soit � peine 7.8 millions de kilom�tres de l'�toile et sa p�riode orbitale est de seulement 4.23 jours. Son rayon est d'environ 1.9 Rj et sa masse de 0.47 Mj. On a d�couvert du monoxyde de carbone (CO) et de la vapeur d'eau dans l'atmosph�re de l'exoplan�te qui par ailleurs subit un important effet de souffle et d'�vaporation en raison de sa proximit� de l'�toile.

Les records

L'exoplan�te la plus proche est Proxima b situ�e � seulement 4.24 ann�es-lumi�re (voir page 2). Vien ensuite l'exoplan�te Barnard b d�couverte en 2018 qui gravite autour de l'�toile de Barnard, une naine rouge (spectre M4 V) de 0.17 M et ~0.18 R de magnitude 9.6 situ�e � seulement 5.96 ann�es-lumi�re dans la constellation de l'Ophiuchus. Barnard b est une "super-Terre" d'une masse �quivalente � 3.2 fois celle de la Terre. Elle boucle sa r�volution orbitale en 233 jours � 0.4 UA de distance, au-del� de la ligne de glace o� r�gne une temp�rature d'environ -170�C (c'est-�-dire en-dehors de la zone habitable). Notons que c'est la m�me �quipe dirig�e par Anglada Escud� de l'Universit� Queen Mary de Londres qui avait d�j� d�couvert Proxima b en 2016.

Parmi les exoplan�tes d'une taille voisine de celle de la Terre, la plus proche est LTT 1445 A c d�couverte par TESS en 2021. Elle gravite � 1.16 UA d'une naine rouge de classe M agenc�e en syst�me triple situ�e dans la constellation d'Eridan � 22.4 ann�es-lumi�re. Elle pr�sente une masse de 1.37 � 1.54 M (avec M = 5.97 x 10²⁴ kg) et un rayon de 1.07 � 1.15 R (avec R = 6371 km). Sa temp�rature d'�quilibre est de 516 �28 K soit ~243�C et donc trop chaude pour �tre hospitali�re. Elle est class�e parmi les super Terres. On y reviendra.

L'exoplan�te la plus �loign�e d�couverte � ce jour est SWEEP 04 qui gravite autour de l'�toile SWEEPS J175853.92−291120.6 situ�e � 27710 ann�es-lumi�re suivie par SWEEP 11 qui gravite autour de l'�toile SWEEPS J175902.67−291153.5 � la m�me distance. Elles furent d�couvertes en 2006 dans la constellation du Sagittaire dans le cadre du programme SWEEPS (Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search) par la m�thode du transit. Leurs caract�ristiques restent tr�s impr�cises. Il s'agirait d'exoplan�tes gazeuses de la taille de Jupiter. Ceci dit, il en existe certainement jusqu'aux limites de la Voie Lact�e.

Le record du nombre d'exoplan�tes est d�tenu par Kepler 90 alias KOI 351 d�couverte en 2013 par la m�thode du transit. Le syst�me situ� � environ 2545 ann�es-lumi�re poss�de 8 exoplan�tes. La derni�re, Kepler 90 i, fut d�couverte en 2017 et serait une plan�te rocheuse de ~1.32 R et chaude (427�C en surface), probablement assez proche de l'aspect de Mercure.

A voir : Le syst�me solaire a trouv� son lointain jumeau

Euronews relayant l'information de la NASA � propos de Kepler 90, 2017

Comparaison entre le syst�me Kepler 90 et le syst�me solaire. Documents NASA adapt�s par l'auteur.

L'�toile Kepler 90 de type solaire est de classe spectrale G0 V (contre G2 V pour le Soleil) et de magnitude apparente 12.5 (bande K, infrarouge). On estime son �ge � environ 2 milliards d'ann�es. Elle pr�sente une temp�rature effective de 6080 K, un rayon de 1.2 R et une masse de 1.02 M.

Kepler 90 est un v�ritable syst�me solaire en miniature. Comme on le voit ci-dessous, il comprend 3 petites exoplan�tes rocheuses (1.19 � 1.32 R) gravitant tout pr�s de l'�toile, entre 0.07 et 0.09 UA, 3 explan�tes de taille interm�diaire voisine de celle de Neptune (0.24 � 0.26 Rj) et probablement gazeuses gravitant entre 0.32 et 0.48 UA et 2 grandes exoplan�tes gazeuses dont Kepler 90 h qui est la plus �loign�e (1.01 UA) et l�g�rement plus grande que Jupiter (1.02 Rj).

Pour plus d'informations sur ce syst�me, consultez cet article universitaire publi�e en 2014.

A gauche, illustration du syst�me Kepler 90. A droite, configuration du syst�me Kepler 90 compar�e � d'autres syst�mes exoplan�taires multiples. Documents T.Lombry et J.Cabrera et al. adapt� par l'auteur.

L'exoplan�te ayant l'albedo le plus �lev� est LTT 9779 b d�couverte en 2019. Elle pr�sente un albedo g�om�trique (sur toute l'�tendue du spectre) de ~0.80 contre 0.434 pour la Terre et 0.689 pour V�nus. Elle doit sa forte r�flectivit� � une couverture nuageuse principalement constitu�e de silicate m�lang�s � des m�taux comme le titane (cf. S. Hoyer et al., 2023).  On y reviendra en d�tails quand nous d�crirons les Ultra-Hot Neptunes.

L'exoplan�te visuellement la plus brillante est Pollux b situ�e � 34 ann�es-lumi�re dans les G�meaux qui atteint la magnitude visuelle 1.14. Elle gravite � 1.64 UA de Pollux. Mais on ne peut pas l'observer directement car elle est noy�e dans la lumi�re de son �toile de classe spectrale K.

En revanche, l'exoplan�te GU Piscium b situ�e � 160 ann�es-lumi�re gravite � 2000 UA soit 42" de son �toile. Cette exoplan�te d'environ 10 fois la masse de Jupiter est visible en infrarouge comme le montre cette photographie prise avec le CFHT de 3.60 m d'Hawa� combin�e avec une image visible prise par le t�lescope Gemini de 8.10 m de diam�tre.

L'exoplan�te la plus grande (en rayon) est HD 100546 b d�couverte en 2005 � environ 320 ann�es-lumi�re dans la constellation de la Mouche (Musca), pr�s de la Croix du Sud. Elle est ~6.9 fois plus grande que Jupiter pour une masse 20 fois sup�rieure. Il pourrait donc s'agir d'une naine brune. Mais le flux �mis par l'exoplan�te et le disque protoplan�taire est trop lumineux pour mesurer sa taille avec pr�cision. Son �toile de type Herbig Ae catalogu�e HD 1000546 (KR Muscae) est entour�e d'un disque de poussi�re. Les particules mesures entre 10 et 18 microns et contiennent des silicates vers 17 UA o� la temp�rature est de 227 K soit -46�C. Cet anneau circumstellaire pr�sente une zone vide qui s'�tend entre 40 et 150 UA qui aurait pu �tre form� par l'exoplan�tre g�ante (cf. D.Fedele et al., 2021).

L'exoplan�te la plus massive est le compagnon invisible de la naine brune (type L1.5) DENIS-PJ082303.1-491201 b d�couverte en 2013 qui est 2.86 fois plus grande que Jupiter et environ 28 fois plus massive ! C'est d'ailleurs la d�couverte de ce type d'astre qui conduisit en 2018 les astrophysiciens � r�viser la d�finition d'une plan�te et notamment de leur masse maximale qui est aujourd'hui fix�e entre 4 et ~10 fois la masse de Jupiter. A partir de 13 Mj, il s'agit d'une naine brune, une "�toile rat�e". On y reviendra.

L'exoplan�te la plus l�g�re est Kepler 51 b d�couverte en 2012 par la m�thode du transit � environ 2556 ann�es-lumi�re qui pr�sente une densit� de seulement 0.03 (contre 0.71 pour Saturne), soit similaire � l'ouate.

Illustrations de Kepler 51 b, l'exoplan�te pr�sentant la plus faible densit� (ρ~0.03) et surnomm�e "super-puff". Son aspect ouat� est sp�culatif. Documents T.Lombry.

Kepler 51 b est une exoplan�te de type Neptune de 2.5 M en orbite autour d'une �toile de classe F dont elle effectue la r�volution en 45.2 jours � une distance de 0.2514 UA. Sa voisine Kepler 51 d pr�sente une densit� de 0.04. Leur faible densit� leur vaut d'�tre class�es parmi les exoplan�tes "super-puff" (super enfl�e) et surnomm�es "fluffy" (duveteuse).

Parmi les autres exoplan�tes "fluffy", citons TOI 1420 b qui pr�sente une densit� de ~0.08 �0.02 pour un rayon de 11.9 fois celui de la Terre ou 1.06 fois celui de Jupiter et une masse de ~25.1 fois celle de la Terre ou ~0.079 fois celle de Jupiter.

TOI 1420 b fut d�couverte en 2023 par une �quipe internationale d'astronomes dirig�e par Stephanie Yoshida du Centre d'Astrophysique Harvard et Smithsonian gr�ce au satellite TESS de la NASA par la m�thode du transit (cf. S.Yoshida et al., 2023).

TOI 1420 b gravite � seulement 0.071 UA soit ~10 millions de kilom�tres d'une �toile naine G tardive dont elle effectue la r�volution en seulement 6.96 jours. L'�toile hote pr�sente une temp�rature effective d'environ 5493 K. La temp�rature d'�quilibre (temp�rature th�orique en surface sur base d'un corps noir) de cette exoplan�te est d'environ 957 K ou +684�C (contre 255 K ou -18�C pour la Terre). Il s'agit donc d'une Hot Jupiter.

Selon les auteurs, TOI 1420 b est la plus grande plan�te connue avec une masse inf�rieure � 50 M, ce qui indique qu'elle contient une enveloppe importante d'hydrog�ne et d'h�lium. Les mod�les indiquent que cette plan�te poss�de une enveloppe massive constituant environ 82% de sa masse totale. Cela implique une masse centrale de 4 M. Cette proportion sugg�re aussi que la plan�te a subi un processus d�accr�tion de gaz intense lors de sa formation au cours duquel elle captura une quantit� substantielle de mati�re gazeuse de son disque protoplan�taire.

TOI 1420 b est similaire � l'exoplan�te WASP 107b (une super-Neptune chaude peu dense dont l'atmosph�re est �rod�e, cf. A.Dyrek et al., 2023) en termes de masse, de rayon, de densit� et de p�riode orbitale, donc une comparaison entre ces deux syst�mes peut aider � comprendre les origines des exoplan�tes de faible densit�.

TOI 1420 b est une excellente cible pour la future caract�risation atmosph�rique et dynamique. Dans ce but, le t�lescope JWST sera certainement mis � contribution pour obtenir son profil spectral.

L'exoplan�te la plus dense est Kepler 131 c, une super-Terre de 8.25 M qui pr�senterait une densit� moyenne de 77 mais avec une incertitude �galement record de 70%. Cette exoplan�te d�couverte en 2014 gravite en 25.5 jours � 0.1684 UA d'une �toile de classe G.

L'exoplan�te la plus chaude est KELT 9 b alias HD 195689 b d�couverte en 2017 situ�e � 650 ann�es-lumi�re. Elle gravite � seulement 0.035 UA de l'�toile HD 195689 (ou KELT 9), soit 11 fois plus pr�s de son �toile que Mercure ne l'est du Soleil. L'�toile h�te de tclasse A0 pr�sente une temp�rature effective de 10170 K soit 1.8 fois plus que le Soleil.

Deux aspects de la Hot Jupiter KELT 9 b Sagittarii dont la temp�rature superficielle atteint le record de 4327�C ! Documents T.Lombry.

KELT 9 b est une Hot Jupiter et m�me "ultra hot". Elle est deux fois plus massive que Jupiter et pr�sente une temp�rature d'�quilibre d'environ 4327�C (4600 K) sur sa face �clair�e. Autrement dit, l'exoplan�te est aussi chaude qu'une �toile de classe spectrale K4 ! La face �clair�e est tellement chaude que les mol�cules d'hydrog�ne fondent litt�ralement; elles sont dissoci�es puis d�rivent vers la face obscure o� elles se recombinent et redistribuent la chaleur (cf. M.Mansfield et al., 2020).

KELT 9 b pr�sente un point chaud d�cal� d'environ 20� vers l'est par rapport � midi, c�t� tra�nant. Cette d�rive est inexpliqu�e. Il se pourrait que l'exoplan�te �tant extr�mement chaude, l'atmosph�re soit tr�s charg�e et que les champs magn�tiques interf�rent avec le flux de chaleur. Mais les champs magn�tiques �tant difficiles � mod�liser dans les atmosph�res plan�taires, plus d'�tudes sont n�cessaire pour comprendre ce qui passe sur KELT 9 b.

Cette exoplan�te atypique re�oit 700 fois plus de rayonnement UVE que le pr�c�dent record d�tenu par l'exoplan�te WASP 33 b, �galement une Hot Jupiter, qui pr�sente une temp�rature d'�quilibre de 3200�C (et de 1054�C � basse altitude). WASP 33 b gravite autour d'une �toile de classe spectral A5. Ces deux exoplan�tes sont ce qu'on appelle des Hot Jupiters, c'est-�-dire des plan�tes g�antes gazeuses chaudes. On y reviendra (cf. page 4).

Citons �galement la naine brune du syst�me binaire WD 0032-317 dont la face orient�e vers l'�toile varie entre ~7000 et 9500�C, soit autant que la temp�rature effective d'une �toile de classe A ! On y reviendra.

Enfin, il y a �galement des exoplan�tes rocheuses qui gravitent si pr�s de leur �toile que leur surface est en fusion. C'est le cas de Kepler 78 b situ�e � 407 ann�es-lumi�re dans la constellation du Cygne d�couverte en 2013 gr�ce au T�lescope Spatial Hubble. L'�toile h�te de type solaire (classe G) pr�sente un rayon valant 74% de celui du Soleil et une temp�rature effective d'environ 5089 K.

A gauche, la Hot Jupiter WASP 33 b dont la temp�rature superficielle atteint 3200�C. A droite, la surface en fusion de Kepler 78 b, une exoplan�re rocheuse dont la temp�rature superficielle atteint 2330 � 3100�C ! Documents T.Lombry.

Kepler 78 b est une exoplan�te principalement rocheuse contenant du fer. Elle est ~1.12 fois plus grande et 1.68 fois plus massive que la Terre. Sa particularit� est de graviter � seulement 0.01 UA soit 38 fois plus pr�s de son �toile que Mercure ne l'est du Soleil. De ce fait, la temp�rature � la surface de Kepler 78 b atteint 2330 � 3100�C. Sachant que le fer fond � 1535�C (cf. ce tableau) et qu'il n'existe que 6 m�taux fondant entre 2000 et 3000�C (techn�tium, hafnium, ruth�nium, niobium, molybd�ne et tantale) et 4 m�taux fondant au-dessus de 3000�C (osmium, tungst�ne, rh�nium et carbone), sa surface est totalement � l'�tat de lave en fusion (cf. A.W. Howard et al., 2013). C'est donc un exemple extr�me de plan�te rocheuse "liquide".

L'exoplan�te la plus �g�e est PSR B1620-26 b surnomm�e Mathusalem d�couverte en 1993 � 12400 ann�es-lumi�re dans l'amas globulaire M4 situ� dans la constellation du Scorpion (� 1.3� � l'ouest d'Antar�s). Particularit�, cette exoplan�te d'environ 2.5 Mj �volue dans un syst�me binaire comprenant un pulsar (PSR B1620-26) de ~1.35 M et une naine blanche (WD B1620-26) de ~0.34 M. L'exoplan�te gravite � environ 23 UA du barycentre du syst�me sous une inclinaison orbitale d'environ 55%.

PSR B1620-26 b serait peut-�tre �g�e de 13 milliards d'ann�es, soit plus du double de l'�ge de la Terre ! Vu son grand �ge, on suppose que cet astre serait gazeux et ne contient que des �l�ments primordiaux, H, D, He et Li.

L'exoplan�te rocheuse la plus �g�e est TOI 561 b. L'�toile h�te TOI 561 est de classe G pour une magnitude apparente de 10.2. Elle se situe � 280 ann�es-lumi�re. Cette �toile appartient � la rare population du disque �pais galactique qui se caract�rise par des �toiles pr�sentant une tr�s faible abondance en fer ([Fe/H] = -0.41). Son �tude fit l'objet d'un article collectif publi� dans "The Astrophysical Journal" en 2021.

Le syst�me comprend 5 exoplan�tes. Elles furent d�couvertes en 2020 au cours de la mission TESS de la NASA par la m�thode du transit et furent analys�es dans le cadre du sondage TESS-Keck.

La premi�re exoplan�te, TOI 561 b est une "super-Terre" rocheuse mesurant ~1.45 R. Sa masse est d'environ 3.2 fois sup�rieure � celle de la Terre pour une densit� d'environ 5.5. Cette exoplan�te fut d�couverte gr�ce � des moyens photom�triques par la m�thode du transit au cours duquel elle r�duisit la brillance de son �toile h�te de seulement 0.025%.

Les quatre autres exoplan�tes gravitent plus loin de l'�toile. Les exoplan�tes c et f mesurent environ deux fois le rayon de la Terre mais sont trop l�g�res et trop grandes pour �tre solides. En revanche, les exoplan�tes d et e sont un peu plus grandes que la Terre mais sont tr�s massives et pourraient �tre rocheuses.

En raison de la composition particuli�re de son �toile, les chercheurs estiment que la plan�te rocheuse se forma il y a environ 10 milliards d'ann�es. Autrement dit, des plan�tes rocheuses se form�rent tr�s t�t dans l'histoire de l'Univers.

L'exoplan�te TOI 561 b est inhospitali�re. Sa p�riode orbitale est de 0.44 jour soit ~11 heures terrestres et elle gravite � seulement 0.01055 UA soit 1.58 million de km de son �toile h�te, si pr�s que sa temp�rature superficielle est sup�rieure � 1726�C. Elle pourrait donc �tre couverte d'un oc�an de magma.

Le syst�me le plus massif abritant une exoplan�te est b Centauri alias HR 5471 ou HIP 71865, une �toile double situ�e � 325 ann�es-lumi�re dans la constellation du Centaure. Elle abrite l'exoplan�te b Centauri b qui fut imag�e directement au moyen de l'instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) du VLT en 2019 et 2021. En fait, b Centauri b avait d�j� �t� photographi�e plus de 20 ans auparavant par le t�lescope de 3.6 m de l'ESO, mais elle n'avait pas �t� reconnue comme une exoplan�te � l'�poque. Selon l'ESO, l'exoplan�te est 10 fois plus massive que Jupiter et gravite � 560 UA du barycentre du couple stellaire.

Le syst�me binaire pr�sente une masse de 6 � 10 M. L'�toile la plus massive nomm�e b Centauri A est de classe spectrale B2.5 et pr�sente une temp�rature effective d'environ 18000 K. Les propri�t�s de la deuxi�me �toile, b Centauri B, sont encore incertaines. Le syst�me est �g� d'environ 15 millions d'ann�es et appartient probablement � l'association d'�toiles Upper Centaurus Lupus.

A gauche, image directe de l'exoplan�te b Centauri b (fl�ch�) obtenue au moyen de l'instrument SPHERE du VLT. La tache brillante entour�e de tavelures est le syst�me stellaire binaire. Le point brillant au-dessus � droite est une �toile de l'arri�re-plan. A droite, illustration de l'exoplan�te b Centauri b de 10 Mj en orbite autour d'un syst�me binaire de 6 Ms. Documents ESO et ESO/L.Cal�ada.

Selon les astronomes, la d�couverte d'une plan�te dans un syst�me aussi massif remet en question les mod�les de formation des plan�tes. En effet, des �tudes ant�rieures sur les exoplan�tes en orbite rapproch�es autour d'�toiles de masse �lev�e ont r�v�l� que la fr�quence des exoplan�tes g�antes augmente en m�me temps que la masse stellaire jusqu'� 1.9 M (cf. J.A. Johnson et al., 2010), au-dessus de laquelle leur fr�quence diminue rapidement (cf. S.Reffert et al., 2015). Jusqu'� pr�sent, les plan�tologues en ont d�duit que la formation de plan�tes �tait entrav�e autour d'�toiles plus massives, et que les plan�tes g�antes autour d'�toiles d�passant 3 M devaient �tre rares ou inexistantes.

La d�couverte de b Centauri b remet en question cette hypoth�se et offre un nouveau d�fi aux plan�tologues mais cela ne prouve pas qu'elle est fausse. Selon les chercheurs, "Il est peu probable que la plan�te se soit form�e in situ par le m�canisme conventionnel d'accr�tion du noyau, mais elle pourrait s'�tre form�e ailleurs et arriver � son emplacement actuel par le biais d'interactions dynamiques, ou pourrait s'�tre form�e par instabilit� gravitationnelle" (cf. M.Jason et al., 2021).

Enfin, l'explan�te ayant le plus grand syst�me d'anneaux est J1407b, de son nom complet 1SWASP J140747.93-394542.6. L'exoplan�te fut d�couverte gr�ce au projet SuperWASP, un sondage visant � d�tecter les exoplan�tes g�antes gazeuses en transit devant leur �toile h�te. En 2012, Mamajek de l'Universit� de Rochester et ses coll�gues ont d�couvert des �clipses inhabituelles autour de la jeune �toile J1407surnomm�e "l'objet de Mamajek" et propos�rent qu'elles �taient provoqu�es par un disque de d�bris entourant une jeune plan�te g�ante ou une naine brune.

L'�toile h�te de J1407 b est une �toile sous-g�ante orange de classe spectrale K5 IV(e) Li situ�e � ~454 ann�es-lumi�re du Soleil dans la constellation du Centaure. L'�toile pr�sente une masse de 0.9 M pour un rayon de ~0.95 R. Elle fait partie de l'association Scorpion-Centaure compos�e principalement d'�toiles massives des types O et B.

Compar�e au syst�me solaire, J1407 b est tr�s jeune, �g�e de seulement ~16 millions d'ann�es (contre plus de 4.6 milliards d'ann�es pour le syst�me solaire).

Comme illustr� ci-dessous, du fait de son extr�me jeunesse cette exoplan�te a la particularit� d'�tre entour�e par un syst�me d'au moins 37 anneaux qui s'�tendent dans un rayon de 0.6 UA ou 90 millions de kilom�tres (cf. M.A. Kenworthy et E.E. Mamajek, 2022). Ces anneaux pr�sentent une largeur totale 200 fois sup�rieure � ceux de Saturne !

A voir : This Gigantic Planet Has Rings 200 Times the Size of Saturn�s!

Illustrations de l'exoplan�te annel�e J1407 b, une super "Saturne" d�couverte en 2007. Son syst�me d'anneaux est 200 fois plus large que celui de Saturne ! A gauche, la taille de Saturne � la m�me l'�chelle figure au dessus � droite. A droite, occultation d'une �toile par les anneaux survenue en 2007. Documents T.Lombry et Ron Miller.

Comme tous les astres entour�s d'anneaux, ceux de J1407 b finiront par dispara�tre. Ils vont progressivement s'amincir et disparaissent au cours des prochains millions d'ann�es soit en servant de mati�re premi�re � de nouvelles lunes soit la cavit� centrale s'�tendra vers l'ext�rieur en amincissant la largeur des anneaux � mesure que les d�bris tomberont en spirale sur la plan�te, comme on le constate de nos jours sur Saturne.

Des saunas cosmiques

Une �valuation bas�e sur les donn�es des missions Kepler et Ga�a pr�sent�e par Li Zeng de l'Universit� d'Harvard et ses coll�gues au cours de la Conf�rence Goldschmidt qui s'est tenue � Boston en 2018 indique qu'environ 35% des exoplan�tes connues et plus grandes que la Terre sont riches en eau. Elles se sont form�es de la m�me mani�re que nos plan�tes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune). Ces exoplan�tes contiennent jusqu'� 50% d'eau en poids (contre 0.02% pour la Terre).

A gauche, aspect d'une exoplan�te chaude (> 200�C en surface) satur�e d'eau et disposant de terres �merg�es. A droite, une exoplan�te de type Hot Jupiter riche en eau pouvant abriter un monde oc�anique et dont l'atmosph�re est satur�e de vapeur d'eau br�lante. Documents Neal Herbert/Smith coll./Gado, Getty Images adapt� par l'auteur et ESA/NASA, M.Kornmesser.

La plupart de ces exoplan�tes d'au moins 10 M et d'au moins 2.5 R sont probablement des mondes liquides. Mais ne nous r�jouissons pas trop vite car ces "water worlds" sont tr�s diff�rents de la Terre et se rapprochent des environnements chauds et vaporeux des paysages d'Islande ou du parc de Yellow Stone comme illustr� ci-dessus � gauche. En effet, la temp�rature superficielle de ces exoplan�tes varie entre 200 et 500�C, ce sont de v�ritables saunas inhospitaliers, leur atmosph�re �tant satur�e de vapeur d'eau et de gaz toxiques. Selon l'intensit� de la gravit� et de la pression r�gnant sur ces exoplan�tes, ce brouillard chaud peut s'�tendre entre quelques kilom�tres et plusieurs centaines de kilom�tres d'altitude, formant des bancs plus ou moins denses et recouvre probablement tous les oc�ans. Ces exoplan�tes pr�sentent probablement une surface solide mais g�n�ralement en profondeur o� r�gne de hautes pressions, form� de couches glac�es entourant un noyau rocheux. Bref, bien que ces mondes contiennent de l'eau, ce ne sont pas des lieux idylliques pour des �tres �volu�s, d'autant que leur atmosph�re est souvent irrespirable.

Les exoplan�tes telluriques dans la zone habitable

Moins de 10% des exoplan�tes catalogu�es ont une masse 10 fois inf�rieure � celle de Jupiter soit < 32 M et un rayon < 2.5 R. Toutes les autres sont plus massives, plus volumineuses et souvent gazeuses. Le nombre d'�ventuelles exoplan�tes rocheuses ou telluriques reste donc encore relativement faible mais il est loin d'�tre nul et c'est cela le plus important.

Depuis son lancement en 2009, gr�ce � Kepler les astronomes ont d�couvert plus d'une centaine d'exoplan�tes de la taille de la Terre gravitant dans la zone habitable autour d'une �toile de type solaire.

On entend par zone habitable, une r�gion plan�taire o� la temp�rature permet la pr�sence d'eau liquide en surface et donc voisine de 0�C. Soulignons que le terme "habitable" ne veut pas dire "habit�e" mais qu'elle pr�sente les conditions minimales pour le d�veloppement de la vie. Mais ce ne sont peut-�tre pas des conditions suffisantes.

Une plan�te situ�e dans la zone habitable peut bien entendu supporter des �carts importants de temp�rature variant par exemple sur Mars entre -140�C en hiver au p�le Nord et +27�C � midi en �t� � l'�quateur. La Terre conna�t �galement des �carts de temp�rature assez importants entre -98�C sur le sol Antarctique et +56.7�C � Furnace Creek dans la Vall�e de la Mort (et jusqu'� 90�C au sol).

Bien que la Terre soit habitable, on se rend bien compte que les temp�ratures extr�mes emp�chent le d�veloppement d'une forme de vie �volu�e. Mais ce n'est pas le seul crit�re qu'il faut consid�rer.

Pour �valuer objectivement la viabilit� d'une exoplan�te, les plan�tologues et les exobiologistes ont propos� plusieurs indices :

- le DI (Detection Index) qui mesure la capacit� d'une plan�te � abriter la vie

- le ESI (Earth Similarity Index) ou indice de similarit� avec la Terre

- le PHI (Planetary Habitability Index) ou indice d'habitabilit� plan�taire

- le BCI (Biological Complexity Index) ou indice de complexit� biologique

- le PAR (Photosynthetically Active Radiation) ou indice du rayonnement photosynth�tique actif

- le HSI (Habitat Suitability Index) ou indice de qualit� de l'habitat

auxquels il faut ajouter le r�le de la chimie atmosph�rique et de la dynamique orbitale.

Enfin, il faut placer ces r�sultats dans l'�chelle CoLD propos�e en 2021 par les sp�cialistes de la NASA.

On reviendra en d�tails sur ces diff�rents indices dans l'article consacr� � la recherche de plan�tes habitables.

Sur base de l'inventaire des exoplan�tes, statistiquement on estime que dans notre Galaxie 1 �toile sur 6 abrite une exoplan�te rocheuse de la taille de la Terre et peut-�tre habitable. Sachant que la Voie Lact�e contient ~300 milliards d'�toiles et que chaque syst�me plan�taire peut abriter plusieurs exoplan�tes, cela repr�sente potentiellement au bas mot 50 milliards d'exoplan�tes ! Imaginons maintenant qu'il existe de la vie sur une fraction d'entre elles... Cela laisse r�veur.

Les exoplan�tes telluriques exotiques

Bien que les astronomes aient d�couvert des milliers d'exoplan�tes, il est difficile de savoir quelles sont exactement les conditions r�gnant sur ces exoplan�tes ou si elles ressemblent vraiment � la Terre. Bon nombre nous paraissent invivables affichant soit des temp�ratures infernales en surface soit une atmosph�re toxique. Mais la plupart sont apparemment encore plus exotiques affichant un manteau et une cro�te compos�s d'�l�ments inconnus sur la Terre.

Pour approfondir ce sujet l'astronome Siyi Xu du NOIRLab de la NSF et le g�ologue Keith Putirka de l'Universit� d'Etat de Californie � Fresno (Fresno State) ont �tudi� l'atmosph�re d'un �chantillon de naines blanches "pollu�es". Il s'agit d'�toiles naines contenant des �l�ments lourds �trangers provenant de plan�tes, d'ast�ro�des ou d'autres corps rocheux qui gravitaient autrefois autour de l'�toile mais sont finalement tomb�s dans la naine blanche et ont contamin� son atmosph�re compos�e originellement uniquement d'hydrog�ne et d'h�lium.

Dans un article publi� dans la revue "Nature Communications" en 2021, Putirka et Xu ont examin� 23 naines blanches pollu�es, toutes situ�es � environ 650 ann�es-lumi�re du Soleil, et contenant du calcium, du magn�sium, du silicium et du fer. Les auteurs ont ensuite utilis� les abondances mesur�es de ces �l�ments pour reconstituer les min�raux et les roches qui s'�taient form�s � partir de ces mati�res premi�res et en d�duire la composition des corps plan�taires rocheux que l'�toile absorba.

Deux exoplan�tes a priori habitables mais qui s'av�rent peu adapt�es au d�veloppement d'une vie complexe. A gauche, une exoplan�te dont la pression atteint 400 atmosph�res et la pesanteur 10g en surface autour de laquelle gravitent une lune rocheuse d�sertique et une lune gazeuse. A droite, une exoplan�te compos�e de roches exotiques, moins dures et avec un point de fusion plus bas que les roches terrestres et une importante activit� tectonique. Documents T.Lombry.

Les chercheurs ont d�couvert que les naines blanches pollu�es pourraient former des plan�tes dont les compositions seraient beaucoup plus vari�es que les plan�tes telluriques du syst�me solaire. En fait, certaines compositions rocheuses sont si inhabituelles que Putirka et Xu ont d� cr�er de nouveaux noms tels que "pyrox�nites de quartz" et "dunites de p�riclase" pour classer les nouveaux types de roches qui pourraoent exister sur ces exoplan�tes. Selon Xu, "Alors que certaines exoplan�tes qui �voluaient autrefois autour de naines blanches pollu�es semblent similaires � la Terre, la plupart ont des types de roches exotiques qui n'ont pas d'homologues directs dans le syst�me solaire."

Selon Putirka, "Certains types de roches que nous voyons dans les donn�es des naines blanches se dissolveraient plus dans l'eau que les roches terrestres et pourraient avoir un impact sur le d�veloppement des oc�ans. Certains types de roches pourraient fondre � des temp�ratures beaucoup plus basses et produire une cro�te plus �paisse que les roches terrestres, et certains types de roches pourraient �tre moins dures, ce qui pourrait faciliter le d�veloppement de la tectonique des plaques."

Des �tudes ant�rieures sur des naines blanches pollu�es avaient trouv� des �l�ments provenant de corps rocheux, notamment du calcium, de l'aluminium et du lithium. Selon Putirka et Xu, il s'agit d'�l�ments mineurs (qui constituent g�n�ralement une petite partie d'une roche terrestre) et les mesures des �l�ments majeurs (qui constituent une grande partie d'une roche terrestre), en particulier le silicium, sont n�cessaires pour vraiment savoir quels types de roches auraient exist� sur ces exoplan�tes.

De plus, selon Putirka et Xu les niveaux �lev�s de magn�sium et les faibles niveaux de silicium mesur�s dans les atmosph�res des naines blanches sugg�rent que les d�bris rocheux d�tect�s provenaient probablement de l'int�rieur des plan�tes, du manteau, plut�t que de leur cro�te.

A gauche, le tableau 1 des compositions brutes de naines blanches (WD) pollu�es (NBP) compar�es aux corps rocheux du syst�me solaire (Terre, Lune et Mars) et aux �toiles des classes FGKM du catalogue Hypatia (a, b), et � divers types de m�t�orites dont les achondrites du groupe des ur�ilites qui ont une filiation inconnue (c), ainsi qu'aux roches terrestres, de la Lune, de Mars et les m�t�orites des groupes des sid�rites et sid�rolites (d). Les donn�es "WD Unc" sont les incertitudes moyennes des compositions des NBP. Mg + Si + Ca + Fe sont normalis�s � 100%. En a), b) on constate que les NBP pr�sentent une gamme de compositions beaucoup plus large que celle trouv�e parmi les �toiles des classes FGKM. En c), d) on constate que les NBP ne se chevauchent qu'imparfaitement avec les m�t�orites du syst�me solaire, et presque pas du tout avec les roches terrestres, de la Lune ou de Mars. L'�toile naine pollu�e WD1041+092 affiche l'abondance en calcium la plus �lev�e parmi l'�chantillon de NBP, mais comme on le voit en d), elle ne peut pas �tre une candidate pour la cro�te continentale car son abondance est tr�s �loign�e des roches granitiques qui caract�risent ces types de cro�te. En d), MORB = Basalte de la cr�te m�dio-oc�anique. A droite, le tableau 2 des compositions brutes des exoplan�tes silicat�es (BSP = manteau+cro�te) �tablies � partir des NBP compar�es aux compositions des silicates des plan�tes telluriques et des exoplan�tes BSP d�duites des �toiles du catalogue Hypatia, ainsi que des roches du manteau de la Terre (p�ridotites et pyrox�nites) et en b) les roches crustales de la Terre, de la Lune et de Mars. Sol = Soleil. MgO + SiO2 + CaO + FeO sont normalis�s � 100%. Les BSP sont des NBP lorsque les noyaux m�talliques sont retir�s de ces �toiles � partir du tableau 1 afin de permettre une comparaison avec les compositions en silicate des plan�tes telluriques. En b), les roches continentales terrestres correspondent assez mal aux fractions de silicates des NBP. En a), b) on constate que les roches du manteau terrestre correspondent aux fractions silicat�es des NBP. Une seule NBP correspond � la masse de silicate de la Terre (en bleu); la plupart des NBP contiennent des �l�ments qui ne correspondent � aucun type de roches dominant sur les plan�tes telluriques du syst�me solaire. Document K.D. Putirka et S.Xu (2021).

Certaines �tudes ant�rieures sur des naines blanches pollu�es ont signal� des signes d'existence d'une cro�te continentale sur les plan�tes telluriques qui gravitaient autrefois autour de ces �toiles, mais Putirka et Xu n'ont trouv� aucune preuve de roches crustales. Cependant, les observations n'excluent pas compl�tement que les exoplan�tes aient une cro�te continentale ou d'autres types de cro�te. Selon Putirka, "Nous pensons que si la roche crustale existe, nous ne pouvons pas la voir, probablement parce qu'elle est pr�sente en trop petite fraction pour �tre mesur�e par rapport � la masse des autres composants plan�taires, comme le noyau et le manteau."

Ces d�couvertes oblig�rent �galement les auteurs � proposer certaines hypoth�ses et � se poser de nouvelles questions : "�tant donn� que le Si et le Fe varient avec le rayon galactique de plusieurs ordres de grandeur, la poursuite de ces analyses pourrait bien montrer que certaines parties de la Galaxie sont plus dispos�es � former des plan�tes semblables � la Terre que d'autres". Ils consid�rent �galement que "Les �tudes sur les exoplan�tes nous obligent � faire face � des questions encore non r�solues pour savoir pourquoi la Terre est si diff�rente de ses voisines plan�taires imm�diates, et si de tels contrastes sont typiques ou in�vitables."

Passons � pr�sent en revue quelques exoplan�tes telluriques proches et particuli�rement int�ressantes dont les syst�mes d'Alpha du Centaure (Rigil Kentaurus), TRAPPIST-1, Teegarden et Tau Ceti avant de d�crire la relation masse-rayon, les Hot Jupiters (p4) et les Hot Neptunes (p5) parmi d'autres sujets.

Prochain chapitre

Alpha du Centaure, Rigil Kentaurus