Les forces de marée peuvent-elles provoquer un rayonnement de chaleur à la surface d'une exoplanète ? C'est ce qu'a accepté une étude du Astronomical Journal espère aborder cette question alors qu'une équipe de chercheurs internationaux a utilisé les données collectées à partir d'instruments au sol pour confirmer l'existence d'une deuxième exoplanète résidant dans le système exoplanétaire, HD 104067, ainsi que l'utilisation de la mission Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA pour identifier une autre planète. candidat exoplanète. L'étude est disponible sur arXiv serveur de préimpression.

Ce qui est unique à propos de cette exoplanète candidate, qui orbite le plus à l'intérieur par rapport aux deux autres, est que les forces de marée exercées par les deux exoplanètes externes provoquent potentiellement le rayonnement de la surface des candidates, sa température de surface pouvant atteindre 2 300 degrés Celsius (4 200 degrés Celsius). Fahrenheit), que les chercheurs appellent une « tempête de marée parfaite ».

Universe Today discute de cette recherche fantastique avec le Dr Stephen Kane, professeur d'astrophysique planétaire à l'UC Riverside et auteur principal de l'étude, concernant la motivation derrière l'étude, les résultats significatifs, l'importance des aspects « tempête de marée », suivez -up recherche et implications pour ce système sur l'étude d'autres systèmes exoplanétaires. Alors, quelle était la motivation derrière cette étude ?

"L'étoile (HD 104067) était connue pour abriter une planète géante sur une orbite de 55 jours, et j'ai une longue histoire d'obsession pour les systèmes connus", a déclaré le Dr Kane à Universe Today. "Lorsque TESS a détecté une possible planète de la taille de la Terre en transit sur une orbite de 2,2 jours (TOI-6713.01), j'ai décidé d'examiner le système plus en détail. Nous avons rassemblé toutes les données RV et avons découvert qu'il y avait UNE AUTRE planète (de masse d'Uranus) dans un orbite de 13 jours. "Orbite d'une journée. Donc, cela a commencé avec les données TESS, puis le système est devenu de plus en plus intéressant à mesure que nous l'étudiions."

L'histoire de la recherche exoplanétaire du Dr Kane englobe une myriade d'architectures du système solaire, en particulier celles contenant des exoplanètes très excentriques, mais comprend également des travaux de suivi après la confirmation des exoplanètes dans un système. Plus récemment, il était le deuxième auteur d'une étude discutant d'une architecture système révisée dans le système HD 134606, ainsi que de la découverte de deux nouvelles super-Terres au sein de ce système.

Pour cette étude la plus récente, le Dr Kane et ses collègues ont utilisé les données des instruments au sol High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) et High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) ainsi que de la mission TESS susmentionnée pour vérifier les caractéristiques et les paramètres des deux. l'étoile mère, HD 105067, et les exoplanètes correspondantes en orbite autour d'elle. Mais, outre la découverte d'exoplanètes supplémentaires au sein du système, comme le mentionne le Dr Kane, quels sont les résultats les plus significatifs de cette étude ?

Le Dr Kane explique à Universe Today :« Le résultat le plus étonnant de notre travail a été que la dynamique du système provoque d'énormes effets de marée sur une période de 2,2 jours, similaires à ceux subis par Io. Dans ce cas cependant, TOI-6713.01 subit 10 millions de fois plus d'énergie marémotrice que Io, ce qui entraîne une température de surface de 2 600 K [2 300 degrés Celsius (4 200 degrés Fahrenheit)], ce qui signifie que la planète brille littéralement aux longueurs d'onde optiques. »

La lune de Jupiter, Io, est le corps planétaire le plus volcaniquement actif du système solaire, qui est produit par le réchauffement des marées provoqué par la gravité massive de Jupiter tout au long de l'orbite légèrement excentrique (allongée) d'Io durant 1,77 jours. Cela signifie que Io se rapproche de Jupiter à certains moments et s'éloigne de Jupiter à d'autres points, provoquant respectivement la compression et l'expansion d'Io.

Pendant des millions d'années, cette friction constante à l'intérieur d'Io a conduit au réchauffement de son noyau, ce qui a donné naissance à des centaines de volcans qui composent la surface d'Io et à l'absence de cratères d'impact visibles. Comme le mentionne le Dr Kane, cette nouvelle exoplanète candidate « connaît 10 millions de fois plus d'énergie de marée que Io », ce qui pourrait soulever des questions supplémentaires concernant sa propre activité volcanique ou d'autres processus géologiques. Par conséquent, quelle est la signification des aspects « tempête de marée » du TOI-6713.01 ?

Le Dr Kane explique à Universe Today :« La raison pour laquelle TOI-6713.01 subit des forces de marée si fortes est due à l'excentricité des deux planètes géantes extérieures, forçant également TOI-6713.01 à se placer sur une orbite excentrique. Ainsi, j'ai fait référence à la planète comme étant prise. dans une parfaite tempête de marée."

Le système HD 104067 avec ses deux exoplanètes géantes extérieures forçant le TOI-6713.01 le plus intérieur dans une « tempête de marée parfaite » rappelle légèrement les trois premières lunes galiléennes de Jupiter, Io, Europe et Ganymède, en ce qui concerne leurs effets gravitationnels les uns sur les autres tout au long de leurs orbites. .

Il existe cependant quelques différences, puisque la gravité massive de Jupiter est la principale force à l'origine de l'activité volcanique d'Io, et que les trois lunes sont dans ce que l'on appelle la résonance orbitale, ce qui signifie que les orbites sont proportionnelles les unes aux autres. Par exemple, pour quatre orbites d'Io, il y a deux orbites d'Europe et une orbite de Ganymède, ce qui rend leur résonance orbitale 4:2:1, ce qui fait que chaque lune provoque des influences gravitationnelles régulières les unes sur les autres.

Par conséquent, l'aspect tempête de marée sur TOI-6713.01 étant causé par les excentricités des deux géantes extérieures, comment cela se compare-t-il à la relation entre Io, Europe et Ganymède ?

Le Dr Kane explique à Universe Today :« La résonance de Laplace des lunes galiléennes crée une configuration particulièrement puissante, dans laquelle des alignements réguliers des trois lunes intérieures forcent régulièrement Io sur une orbite excentrique. Le système HD 104067 n'est pas en résonance mais est toujours capable de produit une configuration de puissance du fait que les planètes b et c sont si massives et constitue donc davantage un effet de « force brute » consistant à forcer la planète intérieure en transit sur une orbite excentrique. »

Comme indiqué, TOI-6713.01 a été découvert en utilisant la méthode de la vitesse radiale, également connue sous le nom de spectroscopie Doppler, ce qui signifie que les astronomes ont mesuré les minuscules changements dans le mouvement de l'étoile mère lorsqu'elle est légèrement tirée par la planète pendant l'orbite de cette dernière.

Ces légers changements font vaciller l'étoile mère lorsque les deux corps se tirent l'un sur l'autre, et les astronomes utilisent un spectrographe pour détecter les changements dans ces oscillations à mesure que l'étoile se rapproche et s'éloigne de nous pour trouver des exoplanètes.

Cette méthode s’est avérée très efficace pour trouver des exoplanètes, puisqu’elle représente près de 20 % du total des exoplanètes confirmées à ce jour, et la première exoplanète en orbite autour d’une étoile comme la nôtre a été découverte grâce à cette méthode. Cependant, malgré l'efficacité de la vitesse radiale, l'étude note que TOI-6713.01 « n'a pas encore été confirmé », alors quelles observations supplémentaires sont nécessaires pour confirmer son existence ?

Le Dr Kanes explique à Universe Today :« Parce que la planète est si petite, il est difficile de la détecter à partir des données de vitesse radiale. Cependant, les transits semblent propres et nous avons exclu la contamination stellaire. Des transits supplémentaires seront utiles, mais nous sommes assez confiant dans l'existence de la planète à ce stade."

Cette étude intervient alors que le nombre total de systèmes exoplanétaires s'élève à près de 4 200, avec un nombre d'exoplanètes confirmées supérieur à 5 600 et plus de 10 100 candidats exoplanètes en attente d'être confirmés, espérons-le. Il a été constaté que ces architectures de systèmes diffèrent considérablement de notre propre système solaire, qui est composé de planètes terrestres (rocheuses) plus proches du soleil et de géantes gazeuses en orbite beaucoup plus loin.

Les exemples incluent des Jupiters chauds qui orbitent dangereusement près de leur étoile mère, certains en quelques jours seulement, et d'autres systèmes dotés de sept exoplanètes de la taille de la Terre, dont certaines orbitent dans la zone habitable. Par conséquent, que peut nous apprendre cette architecture unique du système solaire sur les systèmes exoplanétaires en général, et quels autres systèmes exoplanétaires la reflètent ?

Le Dr Kane explique à Universe Today :« Ce système est un excellent exemple d'environnements extrêmes dans lesquels les planètes peuvent se trouver. Il y a eu plusieurs cas de planètes telluriques proches de leur étoile et chauffées par l'énergie de l'étoile, mais très peu cas où l'énergie marémotrice fait fondre la planète de l'intérieur."

La découverte potentielle d'une exoplanète en orbite dans une « tempête de marée parfaite » démontre en outre la myriade de caractéristiques que présentent les exoplanètes et les systèmes exoplanétaires, tout en contrastant avec notre propre système solaire et ce que les astronomes ont appris à leur sujet jusqu'à présent. S'il est confirmé, TOI-6713.01 continuera à façonner notre compréhension de la formation et de l'évolution des exoplanètes et des systèmes exoplanétaires non seulement dans notre galaxie, la Voie lactée, mais également dans tout le cosmos.

"L'univers est un endroit incroyable !" Le Dr Kane raconte à Universe Today. "Ce qui est amusant dans ce projet en particulier, c'est que tout a commencé par 'Hmm… ça pourrait être intéressant', puis s'est transformé en quelque chose de bien plus fascinant que ce que j'aurais pu imaginer ! C'est juste pour montrer, ne manquez jamais l'occasion de suivre votre curiosité."

Plus d'informations : Stephen R. Kane et al, Une tempête de marée parfaite :HD 104067 Architecture planétaire créant un monde incandescent, arXiv (2024). DOI :10.48550/arxiv.2403.17062

Informations sur le journal : Journal astronomique , arXiv

Fourni par Universe Today