Une comparaison de la taille (de gauche à droite) de la Terre, Loup 503b et Neptune. La couleur bleue pour Wolf 503b est imaginaire; on ne sait encore rien de l'atmosphère ou de la surface de la planète. Crédit : NASA Goddard/Robert Simmon (Terre), NASA/JPL (Neptune).
Loup 503b, une exoplanète deux fois plus grande que la Terre, a été découvert par une équipe internationale de Canadiens, Des chercheurs américains et allemands utilisent les données du télescope spatial Kepler de la NASA. La découverte est décrite dans une nouvelle étude dont l'auteur principal est Merrin Peterson, une étudiante diplômée de l'Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) qui a débuté sa maîtrise à l'Université de Montréal (UdeM) en mai.
Wolf 503b est à environ 145 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge; il tourne autour de son étoile tous les six jours et en est donc très proche, environ 10 fois plus proche que Mercure ne l'est du Soleil.
"La découverte et la confirmation de cette nouvelle exoplanète ont été très rapides, grâce à la collaboration que moi et mon conseiller, Björn Benneke, font partie de, " Peterson a dit. " En mai, lorsque la dernière version des données Kepler K2 est arrivée, nous avons rapidement lancé un programme qui nous a permis de trouver autant d'exoplanètes candidates intéressantes que possible. Wolf 503b était l'un d'entre eux."
Le programme utilisé par l'équipe identifie distincts, creux périodiques qui apparaissent dans la courbe de lumière d'une étoile lorsqu'une planète passe devant elle. Afin de mieux caractériser le système auquel Wolf 503b fait partie, les astronomes ont d'abord obtenu un spectre de l'étoile hôte à l'installation du télescope infrarouge de la NASA. Cela a confirmé que l'étoile est une vieille "naine orange", légèrement moins lumineux que le Soleil mais environ deux fois plus vieux, et a permis une détermination précise du rayon de l'étoile et de son compagnon.
Pour confirmer que le compagnon était bien une planète et pour éviter de faire une fausse identification positive, l'équipe a obtenu des mesures d'optique adaptative de l'observatoire de Palomar et a également examiné des données d'archives. Avec ces, ils ont pu confirmer qu'il n'y avait pas d'étoiles binaires en arrière-plan et que l'étoile n'en avait pas d'autre, compagnon plus massif qui pourrait être interprété comme une planète en transit.
Taille de Wolf 503b comparée à la répartition des planètes trouvées par le télescope Kepler. Wolf 503b tombe juste à droite du "Fulton Gap", un manque encore mal compris de planètes entre 1,5 et 2 fois le rayon de la Terre. Crédit :B.J. Fulton, en utilisant les données de la NASA Ames, Caltech et Université d'Hawaï.
Wolf 503b est intéressant, Premièrement, à cause de sa taille. Grâce au télescope Kepler, nous savons que la plupart des planètes de la Voie lactée qui orbitent près de leurs étoiles sont à peu près aussi grosses que Wolf 503b, quelque part entre la taille de la Terre et Neptune (qui est 4 fois plus grande que la Terre). Puisqu'il n'y a rien comme eux dans notre système solaire, les astronomes se demandent si ces planètes sont de petites "super-Terres" rocheuses ou des mini-versions gazeuses de Neptune. Une découverte récente montre également qu'il y a beaucoup moins de planètes qui font entre 1,5 et 2 fois la taille de la Terre que celles plus petites ou plus grandes que cela. Cette goutte, appelé l'écart de Fulton, pourrait être ce qui distingue les deux types de planètes l'une de l'autre, les chercheurs disent dans leur étude de la découverte, publié en 2017.
"Wolf 503b est l'une des seules planètes avec un rayon proche de l'écart qui a une étoile suffisamment brillante pour se prêter à une étude plus détaillée qui limitera mieux sa vraie nature, " a expliqué Björn Benneke, professeur à l'UdeM et membre de l'iREx et du CRAQ. "Cela offre une opportunité clé de mieux comprendre l'origine de cet écart de rayon ainsi que la nature des populations intrigantes de" super-Terres "et de" sous-Neptunes "dans leur ensemble."
La deuxième raison d'intérêt pour le système Wolf 503b est que l'étoile est relativement proche de la Terre, et donc très lumineux. L'une des études de suivi possibles pour les étoiles brillantes est la mesure de leur vitesse radiale pour déterminer la masse des planètes en orbite autour d'elles. Une planète plus massive aura une plus grande influence gravitationnelle sur son étoile, et la variation de la vitesse de ligne de mire de l'étoile au fil du temps sera plus grande. La masse, avec le rayon déterminé par les observations de Kepler, donne la densité apparente de la planète, qui à son tour nous dit quelque chose sur sa composition. Par exemple, à son rayon, si la planète a une composition similaire à la Terre, il devrait être environ 14 fois sa masse. Si, comme Neptune, il a une atmosphère riche en gaz ou en volatiles, il serait environ deux fois moins massif.
En raison de sa luminosité, Wolf 503 sera également une cible de choix pour le prochain télescope spatial James Webb. En utilisant une technique appelée spectroscopie de transit, il sera possible d'étudier le contenu chimique de l'atmosphère de la planète, et pour détecter la présence de molécules comme l'hydrogène et l'eau. Ceci est crucial pour vérifier s'il est similaire à celui de la Terre, Neptune ou complètement différent des atmosphères des planètes de notre système solaire.
Des observations similaires ne peuvent pas être faites sur la plupart des planètes trouvées par Kepler, parce que leurs étoiles hôtes sont généralement beaucoup plus faibles. Par conséquent, les densités apparentes et les compositions atmosphériques de la plupart des exoplanètes sont encore inconnues.
"En enquêtant sur la nature de Wolf 503b, on comprendra plus sur la structure des planètes proches du radius gap et plus généralement sur la diversité des exoplanètes présentes dans notre galaxie, " a déclaré Peterson. " J'ai hâte d'en savoir plus à ce sujet. "
