Une planète rocheuse autour d'une naine rouge express
La petite étoile LHS 3844 tremble. Elle est secouée par un compagnon invisible : une planète rocheuse qui tourne autour d'elle en 11 heures. La planète attire l'étoile, et l'étoile répond par une oscillation à peine perceptible. Détecter cette oscillation, c'est comme remarquer qu'un haltérophile de 100 kg fait un pas en avant quand une mouche se pose sur sa paume.
Pour ressentir ce frémissement, les astronomes ont utilisé le nouvel instrument CRIRES+ installé sur le Très Grand Télescope au Chili. Il observe dans l'infrarouge — ce rayonnement thermique invisible dans lequel les étoiles rouges et froides comme LHS 3844 brillent le plus. L'instrument détecte les raies du spectre de l'étoile qui se décalent tantôt d'un côté, tantôt de l'autre — comme la sirène d'une ambulance change de ton quand le véhicule passe devant vous. Grâce à ces décalages, on a calculé que la planète pèse 2,37 fois la Terre et qu'elle n'est que 29 % plus grande. Cela signifie qu'elle est dense et rocheuse — comme la Terre, et non une boule de gaz.
Mais il y a un mystère : l'étoile oscille un peu plus que ce qu'une seule planète devrait provoquer. Peut-être qu'un deuxième monde rocheux se cache à proximité, faisant le tour en 6,88 jours. Pour l'instant, ce n'est qu'une suggestion, mais si elle se confirme, le système deviendra encore plus intéressant.
La valeur principale de cette découverte est ailleurs. LHS 3844 b est la meilleure cible connue pour le télescope spatial James Webb. La planète n'a pas d'atmosphère dense, donc le télescope pourra observer directement sa surface — et déterminer de quelle roche elle est faite. Ce serait la première fois que nous verrions des minéraux sur une autre planète. Ainsi, l'oscillation de l'étoile se transforme en carte d'un monde étranger.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.28238
We present the first planet mass measurement obtained with CRIRES+ radial velocity (RV) observations using the K-band gas cell. Our target, LHS 3844 b (TOI-136), is a transiting super-Earth with radius $$R_b=1.286^{+0.043}_{-0.044}R_\oplus$$ and an orbital period of $$P_b = 0.462929709^{+0.000000044}_{-0.000000042}$$d, placing it in the class of ultra-short-period (USP) planets. The host star LHS 3844 is an old ($$7.8\pm1.6$$Gyr), slowly rotating ($$P_{rot} = 130.0^{+16.9}_{-13.4}$$d) M5.0 dwarf with $$M_\star = 0.151\pm0.014M_\odot$$ at a distance of 15pc (V=15.2mag, K=9.2mag). Combining our CRIRES+ RVs with archival ESPRESSO spectra, and confirming the signal in each dataset independently, we detected periodic RV variations with a semi-amplitude $$K_b=6.95^{+0.55}_{-0.60}$$m/s, implying a planetary mass of $$m_b = 2.37\pm0.25M_\oplus$$ and a bulk density of $$\rho_b = 6.15^{+0.60}_{-0.61}$$gcm$$^{-3}$$, consistent with a predominantly rocky composition. We further found excess RV variability that may be attributed to stellar jitter or to an additional planetary signal, for which we identified a tentative super-Earth candidate with a period of $$\approx6.88$$d. Owing to its proximity to its M-dwarf host, LHS 3844 b experiences intense irradiation and is unlikely to retain a substantial H/He envelope. Interior modeling places an upper limit on the iron-core mass fraction, which is consistent with an Earth-like rocky composition. With an emission spectroscopy metric of 28, LHS 3844 b is a prime JWST target for atmospheric and surface characterization and the most promising surface-characterization target known. Phase-curve spectroscopy may reveal its surface mineralogy and enable the first robust detection of exoplanet surface spectral features. Our results demonstrate that near-infrared RVs obtained with CRIRES+ enable robust mass measurements of super-Earths orbiting late M dwarfs.
Une année sur LHS 3844 b dure 11 heures et 6 minutes — sur Terre, une journée de travail complète avec pause déjeuner n'est même pas terminée.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan-planète ne laisse pas non plus les chercheurs tranquilles — sauf que là, c'est lui qui étudie les humains, alors qu'ici, pour la première fois, nous pourrions étudier une surface rocheuse.