Un trésor de géantes gazeuses sur de larges orbites pourrait donner un aperçu de notre propre système solaire – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/treasure-trove-of-gas-giants-on-wide-orbits-could-provide-insight-into-our-own-solar-system-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/treasure-trove-of-gas-giants-on-wide-orbits-could-provide-insight-into-our-own-solar-system-physics-world-2.jpg" data-caption="À la recherche des exoplanètes Faith Hawthorn et Sam Gill à l'Observatoire Marsh sur le campus de l'Université de Warwick. (Avec l'aimable autorisation de l'Université de Warwick) »>

Une collection rare et précieuse d'exoplanètes en transit sur des orbites de longue période a été découverte cachée dans les données de la NASA. Satellite de sondage sur les exoplanètes en transit (TESS). Étant donné que les catalogues d’exoplanètes sont dominés par des mondes à courte période proches de leur étoile, ces candidats à plus longue période offrent quelque chose de différent : en particulier, un aperçu des planètes plus froides.

"L'une des grandes frontières de la science des exoplanètes s'étend sur de longues périodes comparables à celles du système solaire", explique Aubépine de foi, doctorant en dernière année de doctorat à Université de Warwick qui a dirigé les conclusions.

Les exoplanètes de plus longue période sont moins susceptibles de transiter que celles qui en sont plus proches, et le feront plus rarement, ce qui les rend plus difficiles à découvrir. Hawthorn et son équipe ont pu contourner ce problème en profitant de la façon dont TESS surveille le ciel. TESS passe une année (ou « cycle ») à observer une moitié de la sphère céleste, avant de passer à l'autre moitié l'année suivante. Dans les cycles 1 et 3, il a étudié le ciel du sud, et dans les cycles 2 et 4, le ciel du nord. Au cours de chaque cycle, le ciel est divisé en secteurs que TESS passe 27 jours à observer avant de passer au secteur suivant. Par conséquent, TESS favorise généralement la détection de planètes dont les périodes orbitales sont inférieures à 10 jours.

À l'aide d'un algorithme écrit par le deuxième auteur Sam Gil, également de Warwick, le groupe de Hawthorn a recherché dans les données des cycles 1 et 3, couvrant le ciel céleste du sud, les planètes qui ont transité deux fois, une fois dans chaque cycle. Ils les appellent « duotransits » et évitent la sagesse perçue qui consiste à attendre d’observer au moins trois transits pour confirmer la période orbitale.

L'algorithme a initialement sélectionné 2000 85 duotransits potentiels, et après les avoir examinés visuellement, l'équipe de Hawthorn a réduit ce chiffre à 60. Vingt-cinq d'entre eux étaient déjà apparus lors de l'analyse des données TESS par d'autres équipes, mais 2.67 étaient tout nouveaux. Toutes semblent être des géantes gazeuses, la plus petite mesurant XNUMX fois le rayon de la Terre, et elles doivent toutes être confirmées par des mesures de vitesse radiale pour déterminer leur masse.

Des transits alléchants

"Notre technique exploite le fonctionnement de TESS", explique Hawthorn. Monde de la physique. "D'autres techniques, telles que les microlentilles et l'astrométrie, ont tendance à contribuer à la plupart des techniques à longue période, mais l'important pour nous est que si vous avez une planète en transit, vous pouvez également faire de la spectroscopie par transmission pour observer son atmosphère."

La spectroscopie de transit consiste à mesurer l'empreinte d'une atmosphère planétaire sur la lumière d'une étoile lorsque cette lumière est filtrée à travers l'atmosphère avant de nous parvenir. Les molécules présentes dans l'atmosphère d'une planète laissent des lignes d'absorption sombres dans le spectre d'une étoile, nous indiquant les constituants de cette atmosphère. La spectroscopie de transit est désormais souvent réalisée sur des mondes à courte période, mais l'opportunité de la réaliser sur des mondes à période plus longue ne s'est pas souvent présentée.

"Si nous voulons vraiment comprendre comment les atmosphères des exoplanètes – et des exoplanètes elles-mêmes – se comparent à celles du système solaire, ce sont ces exoplanètes à plus longue période que nous devons étudier", explique Diane Dragomir, astronome à l'Université du Nouveau-Mexique. Bien que Dragomir n'ait pas participé à l'étude de Hawthorn, elle faisait partie d'une équipe qui a découvert deux duotransits de longue période dans les données TESS en 2023 et qui a également découvert des centaines d'exoplanètes candidates en employant un algorithme pour détecter des transits uniques qui avaient été manqués par les techniques conventionnelles multi-transit.

"Je pense qu'il existe encore de nombreux transits uniques et duotransits dans les données TESS qui restent non découverts", explique Dragomir. Monde de la physique. "Je pense qu'avec l'amélioration des algorithmes, nous en trouverons beaucoup dans les années à venir."

Des candidats inhabituels

Les mondes candidats de Hawthorn ont des périodes orbitales comprises entre 20 et 700 jours, bien qu'il soit impossible de déterminer leur période précise à partir de seulement deux transits. La plupart des étoiles standards en orbite de type F, G et K (notre Soleil est une étoile de type G, les étoiles de type F sont légèrement plus chaudes, celles de type K légèrement plus froides), mais quelques-unes se distinguent par leur différence.

"C'est bien que nous ayons vu quelques cas inhabituels parmi ce que nous avons trouvé, mais la mise en garde est qu'ils ne sont que des candidats pour le moment", explique Hawthorn.

Un système, désigné TIC-221915858, possède une étoile chaude de type A (température de surface de 9200 5500 °C, contre XNUMX XNUMX °C pour le Soleil) qui serait l'étoile la plus chaude trouvée par TESS pour héberger une planète.

Un autre candidat est TOI-709, qui implique une « étoile sous-naine chaude » compacte et évoluée qui a commencé à perdre de la masse après sa phase géante rouge et est sur le point de se transformer en naine blanche. Un autre transit non identifié et une éventuelle étoile compagne brouillent les eaux.

"C'est vraiment bizarre", dit Hawthorn. « En fait, il est peu probable que ce soit une planète, mais nous avons choisi de la conserver dans l'échantillon parce qu'elle est très intéressante et inhabituelle. De notre point de vue, en examinant les données, il a réussi tous nos tests de vérification. Mais il se passe quelque chose de vraiment étrange là-bas.

Similaire au système solaire

Si les astronomes espèrent trouver un plus grand nombre de planètes comme celles de notre système solaire, et pas seulement celles qui orbitent à proximité de leurs étoiles, il est alors essentiel d’adopter des techniques moins conventionnelles.

"Tout le monde s'est en quelque sorte habitué" à attendre au moins trois transits, explique Dragomir. "Peut-être, en tant que communauté, devrions-nous devenir plus ouverts aux propriétés réellement nécessaires – ou non – pour qu'une nouvelle exoplanète soit déclarée comme telle."

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Si les découvertes commencent à s'accumuler à mesure que des algorithmes avancés détectent davantage de planètes à longue période cachées dans les données, les astronomes seront alors en mesure d'effectuer des analyses statistiques pour avoir une meilleure idée de la fréquence des architectures de systèmes planétaires comme celle de notre système solaire.

"J'aimerais savoir dans quelle mesure ils sont communs par rapport aux planètes plus proches", explique Dragomir. "Afin de procéder à cette évaluation, nous avons besoin d'un échantillon aussi large que possible de planètes à période plus longue."

La découverte est rapportée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

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• La source: https://physicsworld.com/a/treasure-trove-of-gas-giants-on-wide-orbits-could-provide-insight-into-our-own-solar-system/