Un panorama des observations TESS de la NASA de l'hémisphère nord de l'écliptique, montrant que l'étoile TOI-1899, indiqué par une étoile, se trouve juste à l'extérieur du champ d'origine de la mission spatiale Kepler de la NASA (carrés sur le panorama) et est proche du plan de la Voie lactée. Une planète en orbite autour de l'étoile, surnommé TOI-1899 b, a été détectée par la mission TESS après 2 mois d'observation et est la cinquième planète de la taille de Jupiter à transiter par une étoile de faible masse. De ces cinq planètes de la taille de Jupiter, TOI-1899 b est le seul à avoir une longue période orbitale (~29 jours). Crédit :Caleb Cañas, État de Pennsylvanie
Une planète observée traversant devant, ou en transit, il a été déterminé qu'une étoile de faible masse avait à peu près la taille de Jupiter. Alors que des centaines de planètes de la taille de Jupiter ont été découvertes en orbite autour de plus grandes étoiles semblables au soleil, il est rare de voir ces planètes en orbite autour d'étoiles hôtes de faible masse et la découverte pourrait aider les astronomes à mieux comprendre comment ces planètes géantes se forment.
"Ce n'est que la cinquième planète de la taille de Jupiter transitant par une étoile de faible masse qui a été observée et la première avec une période orbitale aussi longue, ce qui rend cette découverte vraiment passionnante", dit Caleb Cañas, auteur principal de l'article et titulaire d'un doctorat. étudiant à Penn State et membre de la NASA Earth and Space Science.
Détecté à l'origine par le satellite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, les astronomes ont caractérisé la masse de la planète, rayon, et sa période orbitale à l'aide de l'Habitable-zone Planet Finder (HPF), un spectrographe astronomique construit par une équipe de Penn State et installé sur le télescope Hobby-Eberly de 10 m à l'observatoire McDonald au Texas. Un article décrivant la recherche paraît dans le numéro de septembre 2020 du Journal astronomique et est accessible au public sur arXiv.
"Une planète de la taille de Jupiter en transit se prête à d'autres observations pour voir à quel point l'orbite est alignée avec l'axe de rotation de l'étoile hôte et pour déterminer comment elle aurait pu se former, " dit Cañas. " De plus, la faible masse de l'étoile hôte et la longue période orbitale donnent un Jupiter avec une température modérée par rapport aux planètes similaires détectées avec le télescope spatial Kepler de la NASA."
L'hôte vedette, TOI-1899, est une étoile de faible masse (naine M) située à environ 419 années-lumière de la Terre. La planète, TOI-1899b, est aux deux tiers de la masse de Jupiter, dix pour cent plus grand en rayon que Jupiter, et est de 0,16 unité astronomique (UA) - une mesure définie comme la distance entre la Terre et le soleil - de son étoile hôte, de sorte qu'une année complète sur TOI-1899 ne prend que 29 jours terrestres. En comparaison, les quatre autres planètes de la taille de Jupiter en transit autour d'étoiles comparables achèvent leur orbite en moins de 4 jours.
Le simple transit, indiqué par le creux, de la planète TOI-1899 b passant devant son étoile hôte détectée par la mission TESS de la NASA. L'événement unique de 5 heures ne peut révéler que la taille de la planète et une caractérisation détaillée de l'objet en transit, les données requises du spectrographe de recherche de planète de la zone habitable, un spectrographe dans le proche infrarouge dirigé par Penn State a récemment été installé sur le télescope Hobby-Eberly de 10 m de l'observatoire McDonald au Texas. Crédit :Caleb Cañas, État de Pennsylvanie
La planète a été détectée par TESS en utilisant la méthode du transit, qui recherche des étoiles présentant des baisses périodiques de leur luminosité comme signe révélateur d'un objet en orbite passant devant l'étoile et bloquant une partie de sa lumière. Le signal a ensuite été confirmé en tant que planète à l'aide d'observations de précision du spectrographe HPF qui mesurent la masse de la planète en analysant comment il provoque le début de l'oscillation de son hôte.
Du point de vue de la formation et de l'évolution orbitale, il n'y a pas de ligne de démarcation claire entre les Jupiters chauds et les grandes planètes encore plus proches de leurs étoiles hôtes, les Jupiters chauds les plus communément découverts.
"Les Jupiters chauds comme TOI-1899 b orbitent étonnamment près de leur étoile, " a déclaré Rebekah Dawson, professeur adjoint d'astronomie et d'astrophysique à Penn State et auteur de l'article. "Même si la période orbitale de la planète est longue par rapport à de nombreuses autres planètes géantes détectées et caractérisées par la méthode de transit, cela place toujours la planète géante beaucoup plus près de son étoile que ce à quoi on pourrait s'attendre des théories classiques de la formation. Caractérisation détaillée de leurs propriétés physiques et orbitales, Architecture du système, et les étoiles hôtes – comme l'équipe HPF l'a fait pour TOI-1899 b – nous permettent de tester des théories sur la façon dont les planètes géantes peuvent se former ou être déplacées si près de leur étoile. »
Le détecteur de planète de la zone habitable 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. HPF est conçu pour détecter et caractériser les planètes dans la zone habitable - la région autour de l'étoile où une planète pourrait contenir de l'eau liquide à sa surface - autour des étoiles naines M voisines, mais est également capable de faire des mesures sensibles pour les planètes en dehors de la zone habitable.
"Ce Jupiter chaud est une cible incontournable pour la caractérisation atmosphérique avec des missions à venir comme le télescope spatial James Webb, " a déclaré Suvrath Mahadevan, professeur d'astronomie et d'astrophysique à Penn State, le chercheur principal du spectrographe HPF, et un auteur de l'article. « HPF a été essentiel pour nous aider à le confirmer, mais détecter un second transit est important pour cerner très précisément sa période."
En plus des données de HPF, des données supplémentaires ont été obtenues avec le télescope de 3,5 m à l'observatoire national de Kitt Peak (KPNO) en Arizona et le télescope Shane de 3 m à l'observatoire Lick pour l'imagerie à contraste élevé et les observations photométriques avec le télescope WIYN de 0,9 m à KPNO, Télescope ARCSAT de 0,5 m à l'observatoire Apache Point, et le télescope de 0,43 m de l'observatoire Richard S. Perkin à New York.
