Satellite d'étude des exoplanètes en transit de la NASA, TESS, a découvert une troisième petite planète en dehors de notre système solaire, scientifiques ont annoncé cette semaine lors de la réunion annuelle de l'American Astronomical Society à Seattle.

La nouvelle planète, nommé HD 21749b, orbite autour d'un brillant, étoile naine voisine à environ 53 années-lumière, dans la constellation du Réticulum, et semble avoir la plus longue période orbitale des trois planètes identifiées à ce jour par TESS. HD 21749b fait le tour de son étoile en 36 jours relativement tranquilles, par rapport aux deux autres planètes—Pi Mensae b, une "super-Terre" avec une orbite de 6,3 jours, et LHS 3844b, un monde rocheux qui tourne autour de son étoile en seulement 11 heures. Les trois planètes ont été découvertes au cours des trois premiers mois d'observations TESS.

La surface de la nouvelle planète est probablement d'environ 300 degrés Fahrenheit - relativement froide, étant donné sa proximité avec son étoile, qui est presque aussi brillant que le soleil.

"C'est la petite planète la plus cool que nous connaissions autour d'une étoile aussi brillante, " dit Diane Dragomir, un post-doctorant au Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du MIT, qui a dirigé la nouvelle découverte. "Nous en savons beaucoup sur les atmosphères des planètes chaudes, mais parce qu'il est très difficile de trouver de petites planètes qui orbitent plus loin de leurs étoiles, et sont donc plus frais, nous n'avons pas pu en apprendre beaucoup sur ces plus petits, planètes plus froides. Mais ici nous avons eu de la chance, et attrapé celui-ci, et peut maintenant l'étudier plus en détail."

La planète fait environ trois fois la taille de la Terre, ce qui le met dans la catégorie d'un "sous-Neptune". Étonnamment, elle est également 23 fois plus massive que la Terre. Mais il est peu probable que la planète soit rocheuse et donc habitable; c'est plus probablement fait de gaz, d'un genre beaucoup plus dense que les atmosphères de Neptune ou d'Uranus.

"Nous pensons que cette planète ne serait pas aussi gazeuse que Neptune ou Uranus, qui sont principalement de l'hydrogène et vraiment gonflés, " dit Dragomir. " La planète a probablement une densité d'eau, ou une atmosphère épaisse."

Heureusement, les chercheurs ont également détecté des preuves d'une deuxième planète, mais pas encore confirmé, dans le même système planétaire, avec un plus court, orbite de 7,8 jours. Si elle est confirmée en tant que planète, ce pourrait être la première planète de la taille de la Terre découverte par TESS.

En plus de présenter leurs résultats lors de la réunion de l'AAS, les chercheurs ont soumis un article à Lettres de revues astrophysiques .

"Quelque chose là-bas"

Depuis son lancement en avril 2018, TESS, une mission dirigée par le MIT, a surveillé le ciel, secteur par secteur, pour les creux momentanés à la lumière d'environ 200, 000 étoiles proches. De tels creux représentent probablement une planète passant devant cette étoile.

Le satellite entraîne ses quatre caméras embarquées sur chaque secteur pendant 27 jours, en prenant en compte la lumière des étoiles dans ce segment particulier avant de passer au suivant. Au cours de sa mission de deux ans, TESS étudiera presque tout le ciel en surveillant et en rassemblant des tranches de ciel nocturne qui se chevauchent. Le satellite passera la première année à étudier le ciel dans l'hémisphère sud, avant de pivoter pour admirer le ciel de l'hémisphère nord.

La mission a rendu public toutes les données que TESS a collectées jusqu'à présent dans les trois premiers des 13 secteurs qu'elle surveillera dans le ciel austral. Pour leur nouvelle analyse, les chercheurs ont examiné ces données, collectés entre le 25 juillet et le 14 octobre.

Au sein des données du secteur 1, Dragomir a identifié un seul transit, ou tremper, à la lumière de l'étoile HD 21749. Comme le satellite ne collecte les données d'un secteur que pendant 27 jours, il est difficile d'identifier les planètes avec des orbites plus longues que cette période de temps ; au moment où une planète repasse, le satellite peut s'être déplacé pour voir une autre tranche du ciel.

Pour compliquer les choses, l'étoile elle-même est relativement active, et Dragomir n'était pas sûre si le seul transit qu'elle avait repéré était le résultat d'un passage d'une planète ou d'une interruption de l'activité stellaire. Elle a donc consulté un deuxième ensemble de données, collecté par le chercheur de planète à vitesse radiale de haute précision, ou HARPES, un spectrographe de haute précision installé sur un grand télescope au sol au Chili, qui identifie les exoplanètes par leur traction gravitationnelle sur leurs étoiles hôtes.

"Ils avaient regardé ce système stellaire il y a une décennie et n'avaient jamais rien annoncé parce qu'ils ne savaient pas s'ils regardaient une planète par rapport à l'activité de l'étoile, " dit Dragomir. " Mais nous avons eu ce transit, et je savais que quelque chose était là."

Détectives stellaires

Lorsque les chercheurs ont examiné les données HARPS, ils ont découvert un signal répétitif émanant de HD 21749 tous les 36 jours. De là, ils ont estimé que, s'ils avaient effectivement vu un transit dans les données TESS du secteur 1, puis un autre transit devrait apparaître 36 jours plus tard, dans les données du secteur 3. Lorsque ces données sont devenues publiques, un problème momentané a créé une lacune dans les données juste au moment où Dragomir s'attendait à ce que le deuxième transit se produise.

« Parce qu'il y a eu une interruption des données à cette époque, nous n'avons d'abord pas vu de deuxième transit, et ont été assez déçus, " se souvient Dragomir. " Mais nous avons ré-extrait les données et zoomé pour regarder plus attentivement, et j'ai trouvé ce qui ressemblait à la fin d'un transit."

Elle et ses collègues ont comparé le schéma au premier transit complet qu'ils avaient initialement découvert, et a trouvé une correspondance presque parfaite - une indication que la planète est passée à nouveau devant son étoile, sur une orbite de 36 jours.

"Il y avait pas mal de travail de détective impliqué, et les bonnes personnes étaient là au bon moment, " dit Dragomir. " Mais nous avons eu de la chance et nous avons capté les signaux, et ils étaient vraiment clairs."

Ils ont également utilisé les données du spectrographe Planet Finder, un instrument installé sur le télescope Magellan au Chili, pour valider davantage leurs découvertes et contraindre la masse et l'orbite de la planète.

Une fois que TESS a terminé sa surveillance de l'ensemble du ciel pendant deux ans, l'équipe scientifique s'est engagée à fournir des informations sur 50 petites planètes de moins de quatre fois la taille de la Terre à la communauté astronomique pour un suivi ultérieur, soit avec des télescopes au sol, soit avec le futur télescope spatial James Webb.

"Nous avons confirmé trois planètes jusqu'à présent, et il y en a tellement d'autres qui n'attendent que le temps du télescope et des gens pour être confirmés, " dit Dragomir. " Alors ça se passe super bien, et TESS nous aide déjà à en apprendre davantage sur la diversité de ces petites planètes."