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    Des photobombes d'exoplanètes uniques Étude par satellite Khéops du système stellaire à proximité

    Cette infographie révèle les détails du système planétaire Nu2 Lupi, qui a été récemment exploré par l'observateur d'exoplanètes de l'ESA Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite). Crédit :ESA; données :L. Delrez et al (2021)

    En explorant deux exoplanètes dans un brillant système stellaire proche, Le satellite de chasse aux exoplanètes de l'ESA, Cheops, a repéré de manière inattendue la troisième planète connue du système traversant la face de l'étoile. Ce transit révèle des détails passionnants sur une planète rare "sans équivalent connu, ", disent les chercheurs.

    La découverte est l'un des premiers résultats de l'ESA Cheops (CHaracterising ExOPplanet Satellite), et c'est la première fois qu'une exoplanète avec une période de plus de 100 jours a été repérée transitant par une étoile suffisamment brillante pour être visible à l'œil nu.

    Nommé Nu2 Lupi, ce brillant, L'étoile semblable au Soleil est située à un peu moins de 50 années-lumière de la Terre dans la constellation du Lupus (le Loup). En 2019, le chercheur de planètes à vitesse radiale de haute précision (HARPS) du télescope de 3,6 mètres de l'ESO au Chili a découvert trois exoplanètes (nommées "b, " "c" et "d, " avec l'étoile considérée comme objet "A") dans le système, avec des masses comprises entre celles de la Terre et de Neptune et des orbites d'une durée de 11,6, 27,6 et 107,6 jours. Les deux plus à l'intérieur de ces planètes - b et c - ont par la suite été trouvées en transit vers Nu2 Lupi par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, ce qui en fait l'une des trois seules étoiles à l'œil nu connues pour héberger plusieurs planètes en transit.

    "Les systèmes de transit tels que Nu2 Lupi sont d'une importance primordiale dans notre compréhension de la façon dont les planètes se forment et évoluent, comme on peut comparer en détail plusieurs planètes autour d'une même étoile brillante, " précise Laetitia Delrez de l'Université de Liège, La Belgique, et auteur principal de la nouvelle découverte.

    "Nous avons décidé de nous appuyer sur les études précédentes de Nu2 Lupi et d'observer les planètes b et c croisant le visage de Nu2 Lupi avec Cheops, mais lors d'un transit de la planète c, nous avons repéré quelque chose d'étonnant :un transit inattendu par la planète 'd, ' qui se situe plus loin dans le système."

    Cette vue d'artiste montre le système planétaire Nu2 Lupi, qui a été récemment exploré par l'observateur d'exoplanètes de l'ESA Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite). Crédit :ESA

    Les transits planétaires créent une opportunité précieuse pour étudier l'atmosphère d'une planète, orbite, taille et intérieur. Une planète en transit bloque une proportion infime mais détectable de la lumière de son étoile lorsqu'elle passe devant son étoile - et c'est cette baisse de lumière qui a conduit Laetitia et ses collègues à leur découverte. Alors que les exoplanètes de longue période orbitent si loin de leurs étoiles, les chances d'en voir un lors d'un transit sont incroyablement faibles, faire de la découverte de Khéops une vraie surprise.

    En utilisant les capacités de haute précision de Cheops, la planète d était environ 2,5 fois le rayon de la Terre, confirmé qu'il faut un peu plus de 107 jours pour boucler une fois autour de son étoile, et en utilisant des observations d'archives de télescopes au sol, a une masse de 8,8 fois celle de la Terre.

    "La quantité de rayonnement stellaire atteignant la planète d est également faible par rapport à de nombreuses autres exoplanètes découvertes; dans notre système solaire, Nu2 Lupi d orbiterait entre Mercure et Vénus, " ajoute le co-auteur David Ehrenreich de l'Université de Genève, La Suisse. "Combiné avec sa brillante étoile parente, longue période orbitale, et l'aptitude à la caractérisation de suivi, cela rend la planète d extrêmement excitante - c'est un objet exceptionnel sans équivalent connu, et sûr d'être une cible en or pour de futures études."

    La plupart des exoplanètes en transit de longue période découvertes à ce jour ont été trouvées autour d'étoiles trop faibles pour permettre des observations de suivi détaillées, ce qui signifie que l'on sait peu de choses sur les propriétés de leurs planètes. Nu2 Lupi, cependant, est suffisamment brillant pour être une cible attrayante pour d'autres télescopes puissants basés dans l'espace, tels que le télescope spatial NASA/ESA Hubble ou le futur télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA, ou de grands observatoires au sol.

    "Compte tenu de ses propriétés globales et de son orbite, cela fait de la planète d une cible particulièrement favorable pour étudier une exoplanète avec une atmosphère à température douce autour d'une étoile similaire au Soleil, ", confie Laetitia.

    Vue d'artiste de l'étude des trois planètes, sous un ciel illuminé par la constellation du Loup. Crédit :©François Schuiten et Laurent Durieux

    En combinant les nouvelles données de Cheops avec les données d'archives d'autres observatoires, les chercheurs ont pu déterminer avec précision les densités moyennes de toutes les planètes connues de Nu2 Lupi, et mettent de fortes contraintes sur leurs compositions possibles.

    Ils ont trouvé que la planète B était principalement rocheuse, tandis que les planètes c et d semblent contenir de grandes quantités d'eau enveloppées dans des enveloppes d'hydrogène et d'hélium. En réalité, les planètes c et d contiennent beaucoup plus d'eau que la Terre :un quart de la masse de chaque planète est constitué d'eau, contre moins de 0,1% pour la Terre. Cette eau, cependant, n'est pas liquide, prenant plutôt la forme de glace à haute pression ou de vapeur à haute température.

    "Alors qu'aucune de ces planètes ne serait habitable, leur diversité rend le système encore plus passionnant, et une grande perspective d'avenir pour tester comment ces corps se forment et évoluent dans le temps, " explique Kate Isaak, scientifique du projet Cheops de l'ESA. " Il est également possible de rechercher des anneaux ou des lunes dans le système Nu2 Lupi, car la précision et la stabilité exquises de Khéops pourraient permettre la détection de corps jusqu'à environ la taille de Mars."

    Cheops est conçu pour collecter des données de très haute précision sur des étoiles individuelles connues pour héberger des planètes, plutôt que de rechercher plus généralement d'éventuelles exoplanètes autour de nombreuses étoiles - et cette concentration et cette précision s'avèrent exceptionnellement utiles pour comprendre les systèmes stellaires qui nous entourent.

    "Ces résultats passionnants démontrent une fois de plus l'énorme potentiel de Khéops, " ajoute Kate. " Kheops nous permettra non seulement de mieux comprendre les exoplanètes connues, comme le montrent ces résultats et d'autres premiers résultats de la mission, mais aussi pour en découvrir de nouveaux et dévoiler leurs secrets."


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