Un signal détecté à l'origine par le vaisseau spatial Kepler a été validé en tant qu'exoplanète à l'aide du localisateur de planètes en zone habitable (HPF), un spectrographe astronomique construit par une équipe de Penn State et récemment installé sur le télescope Hobby-Eberly de 10 m de l'observatoire McDonald au Texas. Le HPF fournit les mesures les plus précises à ce jour des signaux infrarouges des étoiles proches de faible masse, et les astronomes l'ont utilisé pour valider la planète candidate en excluant toutes possibilités de signaux contaminants à très haut niveau de probabilité. Les détails des résultats apparaissent dans le Journal astronomique .

La planète, appelé G 9-40b, fait environ le double de la taille de la Terre, mais probablement plus proche en taille de Neptune, et orbite autour de son étoile hôte de faible masse, une étoile naine M, à seulement 100 années-lumière de la Terre. Kepler a détecté la planète en observant une baisse de la lumière de l'étoile hôte alors que la planète traversait - ou transitait - l'étoile pendant son orbite, un voyage effectué tous les six jours terrestres. Ce signal a ensuite été validé à l'aide d'observations spectroscopiques de précision du HPF, excluant la possibilité d'un compagnon binaire stellaire ou substellaire proche. Observations d'autres télescopes, y compris le télescope de 3,5 m à l'observatoire Apache Point et le télescope Shane de 3 m à l'observatoire Lick, aidé à confirmer l'identification.

"G 9-40b fait partie des vingt planètes en transit les plus proches connues, ce qui rend cette découverte vraiment passionnante, " a déclaré Guðmundur Stefansson, auteur principal de l'article, et un ancien Ph.D. étudiant à Penn State qui est actuellement boursier postdoctoral à l'Université de Princeton. "Plus loin, en raison de sa grande profondeur de transit, G 9-40b est une excellente exoplanète candidate pour étudier sa composition atmosphérique avec les futurs télescopes spatiaux."

"Les observations spectroscopiques de HPF nous ont permis de placer une borne supérieure de 12 masses terrestres sur la masse de la planète, " dit Caleb Cañas, un étudiant diplômé à Penn State et un auteur de l'article. "Cela démontre qu'une planète est à l'origine des baisses de lumière de l'étoile hôte, plutôt qu'un autre objet astrophysique tel qu'une étoile d'arrière-plan. Nous espérons obtenir plus d'observations avec HPF pour mesurer précisément sa masse, ce qui nous permettra de contraindre sa composition en vrac et de faire la différence entre une composition principalement rocheuse ou riche en gaz. »

HPF a été livré au télescope Hobby-Eberly de 10 m de l'observatoire McDonald à la fin de 2017 et a commencé ses opérations scientifiques à la fin de 2018. L'instrument est conçu pour détecter et caractériser les planètes dans la zone habitable, la région autour de l'étoile où une planète pourrait se maintenir de l'eau liquide à sa surface, autour des étoiles voisines de faible masse. Une caractéristique unique de HPF est son étalonnage spectral précis avec un peigne de fréquence laser construit par des collaborateurs du National Institute of Standards and Technology et de l'Université du Colorado Boulder.

"En utilisant HPF, nous surveillons actuellement les étoiles de faible masse les plus proches, également appelées naines M, qui sont les étoiles les plus communes de la galaxie - dans le but de découvrir des exoplanètes dans notre voisinage stellaire, " a déclaré Suvrath Mahadevan, professeur d'astronomie et d'astrophysique à Penn State et chercheur principal du spectrographe HPF.

En plus des données obtenues avec HPF, les scientifiques ont obtenu une autre observation de la planète en transit à l'aide du télescope de 3,5 m de l'observatoire Apache Point au Nouveau-Mexique en utilisant une technique photométrique et une instrumentation développées dans le cadre de la thèse de doctorat de Stefánsson. Ces observations de transit ont aidé à résoudre davantage la "forme de transit" - la courbe qui représente la quantité de lumière de la planète hôte est bloquée - résultant en des paramètres planétaires plus précis. En outre, des observations d'imagerie à contraste élevé utilisant le télescope Shane de 3 m de l'observatoire Lick ont ​​montré que l'étoile hôte était la véritable source des transits.

"C'est excitant de voir ce premier résultat de l'enquête HPF sortir. HPF a été construit à partir de zéro pour permettre des mesures de précision pour découvrir et confirmer les planètes, " a déclaré Larry Ramsey, professeur émérite d'astronomie et d'astrophysique à Penn State.