Illustration d'une planète transitant par son étoile hôte. Crédit : Laboratoire de propulsion à réaction de la NASA
Le télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA créera d'énormes panoramas cosmiques, nous aider à répondre aux questions sur l'évolution de notre univers. Les astronomes s'attendent également à ce que la mission trouve des milliers de planètes à l'aide de deux techniques différentes, car elle étudie un large éventail d'étoiles de la Voie lactée.
Roman localisera ces nouveaux mondes potentiels, ou exoplanètes, en suivant la quantité de lumière provenant d'étoiles lointaines au fil du temps. Dans une technique appelée microlentille gravitationnelle, un pic de lumière signale qu'une planète peut être présente. D'autre part, si la lumière d'une étoile faiblit périodiquement, cela pourrait être dû au fait qu'il y a une planète traversant la face d'une étoile alors qu'elle termine une orbite. Cette technique est appelée la méthode du transit. En employant ces deux méthodes pour trouver de nouveaux mondes, les astronomes saisiront une vue sans précédent de la composition et de l'arrangement des systèmes planétaires à travers notre galaxie.
Son lancement est prévu au milieu des années 2020, Roman sera l'un des chasseurs de planètes les plus prolifiques de la NASA.
Le grand champ de vision de la mission, résolution exquise, et une stabilité incroyable fourniront une plate-forme d'observation unique pour découvrir les minuscules changements de lumière nécessaires pour trouver d'autres mondes via la microlentille. Cette méthode de détection tire parti des effets de courbure de la lumière gravitationnelle 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 les étoiles dérivent sur leurs orbites autour de la galaxie, l'alignement se décale au fil des jours ou des semaines, changer la luminosité apparente de l'étoile source. Le schéma précis de ces changements fournit aux astronomes des indices sur la nature de l'étoile lentille au premier plan, y compris la présence de planètes autour d'elle.
De nombreuses étoiles que Roman examinera déjà pour l'enquête par microlentille pourraient abriter des planètes en transit.
"Les événements de microlentille sont rares et se produisent rapidement, vous devez donc regarder beaucoup d'étoiles à plusieurs reprises et mesurer avec précision les changements de luminosité pour les détecter, " a déclaré l'astrophysicien Benjamin Montet, un conférencier Scientia à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud à Sydney. "Ce sont exactement les mêmes choses que vous devez faire pour trouver des planètes en transit, donc en créant une enquête de microlentille robuste, Roman produira également une belle enquête sur les transports en commun. »
Dans un article de 2017, Montet et ses collègues ont montré que Roman, anciennement connu sous le nom de WFIRST, pouvait en attraper plus de 100, 000 planètes passant devant, ou en transit, leurs stars hôtes. La gradation périodique lorsqu'une planète passe à plusieurs reprises devant son étoile fournit une preuve solide de sa présence, quelque chose que les astronomes doivent généralement confirmer par des observations de suivi.
L'approche du transit pour trouver des exoplanètes a connu un vif succès pour les missions Kepler et K2 de la NASA, qui en ont découvert environ 2, 800 planètes confirmées à ce jour, et est actuellement utilisé par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA. Puisque Roman trouvera des planètes en orbite plus éloignées, étoiles plus faibles, les scientifiques devront souvent s'appuyer sur le vaste ensemble de données de la mission pour vérifier les planètes. Par exemple, Roman pourrait voir des éclipses secondaires - de petites baisses de luminosité lorsqu'un candidat planétaire passe derrière son étoile hôte, ce qui pourrait aider à confirmer sa présence.
Les méthodes de détection jumelles de microlentilles et de transits se complètent, permettant à Roman de trouver un large éventail de planètes. La méthode de transit fonctionne mieux pour les planètes en orbite très proche de leur étoile. Microlentille, d'autre part, peut détecter des planètes en orbite loin de leurs étoiles hôtes. Cette technique permet également de trouver des planètes dites voyous, qui ne sont pas du tout liés gravitationnellement à une étoile. Ces mondes peuvent aller des planètes rocheuses plus petites que Mars aux géantes gazeuses.
Ce graphique met en évidence les zones de recherche de trois missions de chasse aux planètes :le prochain télescope spatial romain Nancy Grace, le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), et le télescope spatial Kepler à la retraite. Les astronomes s'attendent à ce que Roman en découvre environ 100, 000 planètes en transit, des mondes qui tamisent périodiquement la lumière de leurs étoiles lorsqu'ils se croisent devant eux. Tandis que d'autres missions, y compris l'enquête K2 étendue de Kepler (non illustrée dans ce graphique), ont dévoilé des planètes relativement proches, Roman révélera une richesse de mondes beaucoup plus loin de chez nous. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA
Environ les trois quarts des planètes en transit que Roman trouvera devraient être des géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne, ou des géants de glace comme Uranus et Neptune. La plupart des autres seront probablement des planètes entre quatre et huit fois plus massives que la Terre, connu sous le nom de mini-Neptune. Ces mondes sont particulièrement intéressants car il n'y a pas de planètes comme elles dans notre système solaire.
Certains des mondes en transit capturés par les Romains devraient se trouver dans la zone habitable de leur étoile, ou la gamme de distances orbitales où une planète peut héberger de l'eau liquide à sa surface. L'emplacement de cette région varie en fonction de la taille et de la chaleur de l'étoile hôte :plus l'étoile est petite et froide, plus sa zone habitable sera proche. La sensibilité de Roman à la lumière infrarouge en fait un outil puissant pour trouver des planètes autour de ces étoiles orange plus sombres.
Roman regardera également plus loin de la Terre que les précédentes missions de chasse aux planètes. L'enquête originale de Kepler surveillait les étoiles à une distance moyenne d'environ 2, 000 années-lumière. Il a vu une modeste région du ciel, totalisant environ 115 degrés carrés. TESS scanne presque tout le ciel, Cependant, il vise à trouver des mondes plus proches de la Terre, avec des distances typiques d'environ 150 années-lumière. Roman utilisera à la fois les méthodes de détection de microlentilles et de transit pour trouver des planètes jusqu'à 26, à 000 années-lumière.
La combinaison des résultats des recherches de microlentilles et de planètes en transit de Roman aidera à fournir un recensement plus complet des planètes en révélant des mondes avec un large éventail de tailles et d'orbites. La mission offrira la première opportunité de trouver un grand nombre de planètes en transit situées à des milliers d'années-lumière, aider les astronomes à en apprendre davantage sur la démographie des planètes dans différentes régions de la galaxie.
« Le fait que nous puissions détecter des milliers de planètes en transit simplement en examinant les données de microlentille qui ont déjà été prises est passionnant, " a déclaré la co-auteur de l'étude Jennifer Yee, un astrophysicien au Centre d'Astrophysique | Harvard et Smithsonian à Cambridge, Massachusetts. "C'est de la science libre."
