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    Une étude de microlentille suggère que les planètes extérieures les plus courantes sont probablement la masse de Neptune

    Les exoplanètes de masse Neptune comme celle montrée dans le rendu de cet artiste peuvent être les plus courantes dans les régions glacées des systèmes planétaires. Au-delà d'une certaine distance d'une jeune étoile, l'eau et d'autres substances restent gelées, conduisant à une population abondante d'objets glacés qui peuvent entrer en collision et former les noyaux de nouvelles planètes. Au premier plan, un corps glacé laissé par cette période passe devant la planète. Crédit :NASA/Goddard/Francis Reddy

    Une nouvelle étude statistique des planètes découvertes grâce à une technique appelée microlentille gravitationnelle suggère que les mondes de masse de Neptune sont probablement le type de planète le plus courant à se former dans les royaumes extérieurs glacés des systèmes planétaires. L'étude fournit la première indication des types de planètes attendant d'être trouvées loin d'une étoile hôte, où les scientifiques soupçonnent que les planètes se forment le plus efficacement.

    "Nous avons trouvé le point idéal apparent dans la taille des planètes froides. Contrairement à certaines prédictions théoriques, on déduit des détections actuelles que les plus nombreuses ont des masses similaires à Neptune, et il ne semble pas y avoir l'augmentation attendue du nombre à des masses inférieures, " a déclaré le scientifique principal Daisuke Suzuki, chercheur post-doctoral au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et l'Université du Maryland dans le comté de Baltimore. "Nous concluons que les planètes de masse Neptune dans ces orbites extérieures sont environ 10 fois plus fréquentes que les planètes de masse Jupiter dans des orbites de type Jupiter."

    La microlentille gravitationnelle tire parti des effets de courbure de la lumière des objets massifs prédits par la théorie de la relativité générale d'Einstein. Cela se produit lorsqu'une étoile au premier plan, la lentille, s'aligne au hasard avec une étoile d'arrière-plan distante, la source, vu de la Terre. Alors que l'étoile lentille dérive sur son orbite autour de la galaxie, l'alignement se décale au fil des jours ou des semaines, changer la luminosité apparente de la source. Le schéma précis de ces changements fournit aux astronomes des indices sur la nature de l'étoile lentille, y compris toutes les planètes qu'il peut héberger.

    "Nous déterminons principalement le rapport de masse de la planète à l'étoile hôte et leur séparation, " a déclaré le membre de l'équipe David Bennett, un astrophysicien à Goddard. "Pour environ 40 pour cent des planètes à microlentilles, nous pouvons déterminer la masse de l'étoile hôte et donc la masse de la planète."

    Plus de 50 exoplanètes ont été découvertes grâce à la microlentille contre des milliers détectées par d'autres techniques, comme la détection du mouvement ou de la gradation d'une étoile hôte causée par la présence de planètes. Parce que les alignements nécessaires entre les étoiles sont rares et se produisent de manière aléatoire, les astronomes doivent surveiller des millions d'étoiles pour les changements de luminosité révélateurs qui signalent un événement de microlentille.

    Cependant, la microlentille a un grand potentiel. Il peut détecter des planètes des centaines de fois plus éloignées que la plupart des autres méthodes, permettant aux astronomes d'étudier une large bande de notre galaxie de la Voie lactée. La technique peut localiser des exoplanètes à des masses plus petites et à de plus grandes distances de leurs étoiles hôtes, et il est assez sensible pour trouver des planètes flottant à travers la galaxie par elles-mêmes, non lié aux étoiles.

    Ce graphique trace 4, 769 exoplanètes et planètes candidates selon leurs masses et distances relatives de la ligne de neige, le point où l'eau et d'autres matériaux gèlent (ligne cyan verticale). La microlentille gravitationnelle est particulièrement sensible aux planètes de cette région. Les planètes sont ombrées selon la technique de découverte indiquée à droite. Les masses des candidats planétaires non confirmés de la mission Kepler de la NASA sont calculées en fonction de leur taille. En comparaison, le graphique comprend également les planètes de notre système solaire. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA

    Les missions Kepler et K2 de la NASA ont été extrêmement réussies pour trouver des planètes qui obscurcissent leurs étoiles hôtes, avec plus de 2, 500 découvertes confirmées à ce jour. Cette technique est sensible aux planètes proches mais pas plus éloignées. Les enquêtes en microlentille sont complémentaires, mieux sonder les parties externes des systèmes planétaires avec moins de sensibilité aux planètes plus proches de leurs étoiles.

    "La combinaison de la microlentille avec d'autres techniques nous donne une image globale plus claire du contenu planétaire de notre galaxie, " a déclaré le membre de l'équipe Takahiro Sumi à l'Université d'Osaka au Japon.

    De 2007 à 2012, le groupe Microlentilles Observations en Astrophysique (MOA), une collaboration entre des chercheurs japonais et néo-zélandais, délivré 3, 300 alertes informant la communauté astronomique des événements de microlentilles en cours. L'équipe de Suzuki a identifié 1, 474 événements de microlentille bien observés, avec 22 affichant des signaux planétaires clairs. Cela comprend quatre planètes qui n'avaient jamais été signalées auparavant.

    Pour étudier plus en détail ces événements, l'équipe a inclus des données de l'autre grand projet de microlentilles fonctionnant au cours de la même période, l'expérience de lentille gravitationnelle optique (OGLE), ainsi que des observations supplémentaires d'autres projets conçus pour assurer le suivi des alertes MOA et OGLE.

    A partir de ces informations, les chercheurs ont déterminé la fréquence des planètes par rapport au rapport de masse de la planète et de l'étoile ainsi que les distances entre elles. Pour une étoile typique hébergeant une planète avec environ 60% de la masse du soleil, la planète typique à microlentilles est un monde entre 10 et 40 fois la masse de la Terre. En comparaison, Neptune dans notre propre système solaire a la masse équivalente de 17 Terres.

    Les résultats impliquent que les mondes froids de masse de Neptune sont probablement les types de planètes les plus courants au-delà de la ligne dite des neiges, le point où l'eau est restée gelée pendant la formation planétaire. Dans le système solaire, on pense que la ligne des neiges était située à environ 2,7 fois la distance moyenne de la Terre au soleil, le plaçant au milieu de la ceinture d'astéroïdes principale aujourd'hui.

    Les mondes de masse de Neptune sont probablement le type le plus courant dans les royaumes extérieurs des systèmes planétaires Crédit:Goddard Space Flight Center de la NASA

    Un article détaillant les résultats a été publié dans The Journal d'astrophysique le 13 décembre.

    "Au-delà de la ligne de neige, les matériaux gazeux plus proches de l'étoile se condensent en corps solides, augmenter la quantité de matériau disponible pour démarrer le processus de construction de la planète, " a déclaré Suzuki. " C'est là que nous pensons que la formation planétaire a été la plus efficace, et c'est aussi la région où la microlentille est la plus sensible."

    Le télescope d'enquête infrarouge à champ large de la NASA (WFIRST), lancement prévu au milieu des années 2020, mènera une vaste enquête sur les microlentilles. Les astronomes s'attendent à ce qu'il fournisse des déterminations de masse et de distance de milliers de planètes, complétant le travail commencé par Kepler et fournissant le premier recensement galactique des propriétés planétaires.

    Le centre de recherche Ames de la NASA gère les missions Kepler et K2 pour la Direction des missions scientifiques de la NASA. Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de Pasadena, Californie, géré le développement de la mission Kepler. Ball Aerospace &Technologies Corporation exploite le système de vol avec le soutien du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'Université du Colorado à Boulder.

    WFIRST est géré à Goddard, avec la participation de JPL, le Space Telescope Science Institute de Baltimore, le Centre de Traitement et d'Analyse Infrarouge, aussi à Pasadena, et une équipe scientifique composée de membres d'instituts de recherche américains à travers le pays.


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