26/08/2022 TESS découvre une exoplanète-océan

Une exoplanéte-océan est une planète située au dehors du système solaire dans laquelle l’observation au télescope ne fait pas apparaitre de terre émergée visible. On parle de planète océanique ou de planète bleue. Leur existence est encore peu explicable

Source https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/transits-planetaires-tess-17119/

La mission Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite) est une mission de la Nasa qui a pour objectif de découvrir des exoplanètes par la méthode du transit planétaire. Elle s’inscrit dans la continuité de la mission Kepler, lancée en 2009, mais elle prépare aussi le terrain pour le télescope spatial James-Webb, le successeur d’Hubble, dont le lancement a eu lieu le 25 décembre 2021.. Avec Tess, les astronomes s’attendent à découvrir un certain nombre de planètes dont les atmosphères contiendraient de potentiels indices sur la présence de la vie. Des candidates qui pourraient faire l’objet d’observations plus fines par de futurs observatoires spatiaux.

Durant au moins deux ans, Tess se concentrera sur un panel d’étoiles situées à moins de 300 années-lumière de la Terre et qui sont 30 à 100 fois plus lumineuses que les cibles de Kepler. Des étoiles de type F5 à M5, d’une magnitude apparente supérieure à la magnitude 12, soit plus de 200.000 étoiles, en particulier les 1.000 naines rouges les plus proches, dans une zone 400 fois plus grande que celle couverte par la mission Kepler. Tess devrait découvrir des milliers d’exoplanètes en transit et parmi elles, environ 70 de la taille de la Terre ou plus grandes (une vingtaine pourrait être des superterres situées dans la zone habitable autour d’une étoile).

Tess fournira essentiellement des candidats au titre d’exoplanètes (notamment des géantes gazeuses) avec leurs rayons. Ce seront des télescopes au sol, et surtout le télescope spatial James-Webb, qui permettront d’analyser la lumière provenant de ces exoplanètes afin de tenter d’y découvrir une atmosphère et surtout, en tirer des renseignements sur sa composition et in fine, peut-être, des biosignatures.

Ces mêmes télescopes, toujours par analyse spectroscopique, permettront de déterminer les masses de ces exoplanètes et aussi leurs densités, en combinant celles-ci avec les rayons fournis par Tess. Nous pourrons alors savoir si elles sont rocheuses ou pas.

On se souvient de l’événement qu’a représenté la première photo d’un système exoplanétaire en 2008. Il s’agissait de l’imagerie des exoplanètes en mouvement autour de l’étoile HR 8799 prise par les astronomes québécois René Doyon, David Lafrenière et Christian Marois. Aujourd’hui, c’est Charles Cadieux, un doctorant de l’Université de Montréal, membre de l’Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) qui fait parler de lui avec l’équipe internationale qu’il a dirigée et qui publie aujourd’hui un article dans la revue Astronomical Journal.

Il y est question d’une découverte remarquable comme on peut s’en rendre compte en lisant l’article en accès libre sur arXiv  (voir ci-dessous) Les astronomes font aujourd’hui état de la découverte à seulement 100 années-lumière de la Terre de ce qui semble bien être une planète océan.

L’astre prétendant à ce titre s’appelle TOI-1452 b et, comme son nom le laisse deviner (Tess Object of Interest TOI), il a été initialement observé par le satellite Tess de la Nasa en utilisant la méthode de transit. Cette méthode fournit un rayon et une période orbitale pour une exoplanète. On peut la compléter en déterminant une masse à l’aide de la méthode des vitesses radiales. Masses et rayons donnant une densité, on peut alors avancer qu’une exoplanète est ou n’est pas une planète océan si en plus elle se trouve à une distance de son étoile hôte rendant en théorie possible l’existence d’eau liquide — cela ne va pas de soi car il faut aussi prendre en compte l’existence d’une atmosphère et d’un possible effet de serre.

TOI-1452 b se trouve dans la constellation du Dragon mais avant de conclure qu’il s’agissait peut-être d’une planète océan, il a fallu vérifier déjà qu’elle existait en orbite autour d’une des petites étoiles d’un système binaire observé par Tess, avec une taille environ 70 % plus grande que la Terre et une période orbitale autour d’une naine rouge de seulement onze jours.

Charles Cadieux et ses collègues ont tout d’abord confirmé l’occurrence de transit avec la caméra Pesto (pour Planètes Extra-Solaires en Transit et Occultations) conçue par David Lafrenière et son étudiant de doctorat François-René Lachapelle, tout deux de l’Université de Montréal. Elle est installée sur le télescope de l’Observatoire du Mont-Mégantic, situé en Estrie.

Restait à déterminer la masse et c’est ce qui a été rendu possible avec le spectropolarimètre infrarouge (SPIRou), un instrument développé en partenariat notamment par l’Université de Montréal et des chercheurs de l’Institut de Recherches en Astrophysique et Planétologie de Toulouse. Ce spectrographe, installé à Hawaii sur le télescope Canada-France-Hawaii, permet des mesures de vitesse radiale dans l’infrarouge par effet Doppler sur les étoiles de faible masse avec une précision suffisante pour détecter des planètes de la taille de la Terre dans la zone habitabilité.

Référence

TOI-1452 b: SPIRou and TESS reveal a super-Earth in a temperate orbit transiting an M4 dwarf

Exploring the properties of exoplanets near or inside the radius valley provides insights on the transition from the rocky super-Earths to the larger, hydrogen-rich atmosphere mini-Neptunes. Here, we report the discovery of TOI-1452 b, a transiting super-Earth (Rp=1.67±0.07 R⊕) in an 11.1–day temperate orbit (Teq=326±7 K) around the primary member (H=10.0, Teff=3185±50 K) of a nearby visual binary M dwarf. The transits were first detected by TESS, then successfully isolated between the two 3.2′′ companions with ground-based photometry from OMM and MuSCAT3. The planetary nature of TOI-1452 b was established through high-precision velocimetry with the near-infrared SPIRou spectropolarimeter as part of the ongoing SPIRou Legacy Survey. The measured planetary mass (4.8±1.3 M⊕) and inferred bulk density (5.6+1.8−1.6 g/cm3) is suggestive of a rocky core surrounded by a volatile-rich envelope. More quantitatively, the mass and radius of TOI-1452 b, combined with the stellar abundance of refractory elements (Fe, Mg and Si) measured by SPIRou, is consistent with a core mass fraction of 18±6 % and a water mass fraction of 22+21−13%. The water world candidate TOI-1452 b is a prime target for future atmospheric characterization with JWST, featuring a Transmission Spectroscopy Metric similar to other well-known temperate small planets such as LHS 1140 b and K2-18 b. The system is located near Webb’s northern Continuous Viewing Zone, implying that is can be followed at almost any moment of the year.

Comments:Published in The Astronomical Journal
Subjects:Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP); Solar and Stellar Astrophysics (astro-ph.SR)
Cite as:arXiv:2208.06333 [astro-ph.EP]
 (or arXiv:2208.06333v1 [astro-ph.EP] for this version)
 https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.06333
Journal reference:AJ, 164, 96 (2022)
Related DOI:https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac7cea

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