Une planète située à 49 années-lumière pourrait avoir une atmosphère : pourquoi LHS 1140 b enthousiasme les astronomes
LHS 1140 b, une super-Terre située dans la zone habitable, est en train de perdre son hélium. Cette découverte permet de mieux étudier son atmosphère, mais laisse encore de nombreuses questions ouvertes sur sa composition, la présence d’eau et les conditions à sa surface.
Une fois qu’une planète extrasolaire est découverte, les recherches se concentrent sur la caractérisation de son atmosphère, de sa composition chimique et de ses propriétés physiques, en particulier lorsqu’il s’agit d’une planète rocheuse située dans la zone habitable.
C’est précisément ce qui a été fait pour la super-Terre LHS 1140 b, située dans la zone habitable. Les chercheurs ont découvert avec surprise que le rayonnement intense de son étoile hôte avait provoqué l’évaporation des couches supérieures de son atmosphère, désormais dépourvues d’hydrogène et, depuis peu, également d’hélium.
L’étude de cette exoplanète constitue ainsi un cas important pour mieux comprendre l’évolution des atmosphères des exoplanètes au fil du temps.
Une super-Terre dans la zone habitable
L’étoile LHS 1140 est classée comme une naine rouge, un type d’étoile plus petit et plus froid que le Soleil.
Cette étoile se trouve à environ 49 années-lumière de la Terre et possède un système planétaire composé de deux planètes : LHS 1140 b, la première à avoir été découverte, et LHS 1140 c, découverte par la suite.
Le nom de cette étoile se compose du préfixe LHS et du numéro 1140. LHS signifie « Luyten Half-Second » et désigne un catalogue établi par l’astronome Willem Jacob Luyten, qui répertorie les étoiles présentant un mouvement apparent dans le ciel, par rapport aux étoiles d’arrière-plan, supérieur à une demi-seconde d’arc par an. Le nombre 1140 correspond à la position de cette étoile dans le catalogue.
La planète LHS 1140 b orbite autour de son étoile hôte et effectue une révolution complète en 24,7 jours.
Avec une masse estimée à environ 5,6 fois celle de la Terre et un rayon environ 1,73 fois plus grand, cette exoplanète est classée parmi les super-Terres.
Par analogie avec la Terre, les super-Terres sont des planètes rocheuses pouvant présenter des océans d’eau liquide ainsi qu’une atmosphère. Toutefois, leurs caractéristiques précises peuvent varier considérablement d’une planète à l’autre.
Ce qui rend LHS 1140 b particulièrement intéressante, c’est qu’il s’agit d’une super-Terre évoluant dans la zone habitable de son étoile, où les conditions pourraient permettre la présence d’eau liquide à sa surface.
LHS 1140 b perd son atmosphère d’hélium
Lorsqu’une exoplanète est découverte, en particulier lorsqu’elle est rocheuse et située dans la zone habitable, l’un des principaux objectifs des astronomes est de déterminer si elle possède une atmosphère et, si c’est le cas, d’en étudier la composition chimique ainsi que les propriétés physiques.
Dans le cas de LHS 1140 b, les astronomes ont eu de la chance. En effet, cette planète — tout comme LHS 1140 c — a été découverte grâce à la méthode des transits. Au cours de son orbite, la planète passe devant le disque de son étoile, provoquant une petite éclipse observable qui a permis de révéler son existence.
LHS 1140 b a été découverte grâce à la méthode des transits.
Ces dernières années, les astronomes ont développé une technique appelée spectroscopie de transmission, qui permet d’analyser la composition chimique de l’atmosphère d’une exoplanète.
La spectroscopie de transmission consiste à comparer le spectre électromagnétique de l’étoile — qui porte la signature de la composition chimique de sa surface — avec celui observé au moment où la planète commence à transiter devant elle. Dans ce second cas, la lumière de l’étoile traverse également l’atmosphère de la planète et porte donc à la fois la signature chimique de l’étoile et celle de l’atmosphère planétaire.
Grâce à cette technique, les astronomes ont détecté la présence d’hélium. Mais ce n’est pas tout : ils ont également découvert que la planète perd de l’hélium à un rythme estimé entre 200 et 400 tonnes par seconde. En revanche, aucune trace d’hydrogène n’a été détectée.
Ces observations ont été réalisées par l’équipe dirigée par Collin Cherubim, qui a étudié le système avec WINERED, un spectrographe dans le proche infrarouge installé sur le télescope Magellan Clay de 6,5 mètres, à l’Observatoire de Las Campanas, au Chili.
Environ un an plus tard, la même planète a été observée de nouveau, mais cette fois, aucune trace d’hélium n’a été détectée.
La haute atmosphère de LHS 1140 b est en train de perdre son hélium par évaporation, ou pourrait même l’avoir déjà entièrement perdu.
Il s’agit d’un résultat particulièrement important, car il offre un cas presque unique permettant d’étudier non seulement l’atmosphère d’une super-Terre, mais aussi son évolution au fil du temps.
L’hypothèse avancée par les astronomes est que le fort rayonnement reçu par cette planète de la part de son étoile hôte aurait provoqué l’évaporation complète de l’hydrogène, au moins dans les couches supérieures de son atmosphère. L’hydrogène étant l’élément chimique le plus léger, il est aussi celui qui peut le plus facilement échapper à l’attraction gravitationnelle de la planète.
Par la suite, la planète aurait également perdu son hélium, le deuxième élément le plus léger après l’hydrogène. Encore présent en 2024, l’hélium de la haute atmosphère avait déjà presque entièrement disparu par évaporation en 2025.
L’absence de détection d’hélium en 2025 ne « prouve » toutefois pas avec certitude que l’atmosphère a disparu, mais elle rend de nouvelles observations nécessaires.
Que peut-on dire de l’eau et de l’habitabilité ?
Cette étude apporte de nombreuses informations, mais uniquement sur les couches supérieures de l’atmosphère de LHS 1140 b. Elle ne décrit pas directement l’atmosphère située près de la surface, où pourraient se concentrer des éléments et des molécules plus lourds, comme l’oxygène, le carbone et l’azote. Une éventuelle présence d’eau pourrait être maintenue dans les couches inférieures grâce à sa condensation dans les régions plus froides : il s’agit d’une possibilité physique, et non d’une détection d’eau.
Conformément à ce scénario, l’autre planète, LHS 1140 c, qui se trouve plus près de son étoile et reçoit un rayonnement environ dix fois plus intense, ne présente aucune trace d’hélium. Cette absence pourrait indiquer que son atmosphère est désormais très ténue, voire qu’elle a complètement disparu.
Même si l’hélium n’est pas une biosignature, cette découverte permet d’étudier la présence et l’évolution des gaz autour d’une petite planète située dans la zone habitable. Pour mieux comprendre son climat, de nouvelles mesures seront nécessaires afin d’améliorer notre connaissance de son étoile et d’obtenir davantage d’informations sur la composition des couches atmosphériques plus profondes.
Référence de l'article
Cherubim and collaborators. (2026). Helium escaping from the atmosphere of a nearby rocky exoplanet orbiting in a habitable zone.