La récente découverte d'un système solaire avec six exoplanètes confirmées et une possible septième exoplanète a amélioré la compréhension des astronomes sur la formation et l'évolution des planètes. Une équipe dirigée par des chercheurs de l'Université de Californie à Irvine s'est appuyée sur des observatoires et des instruments répartis à travers le monde pour produire les mesures les plus précises à ce jour de la masse, des propriétés orbitales et des caractéristiques atmosphériques d'une exoplanète.
Dans un article publié le 29 janvier dans The Astronomical Journal, les chercheurs ont partagé les résultats de l'enquête TESS-Keck, qui a fourni une description détaillée des exoplanètes en orbite autour de TOI-1136, une étoile naine de la galaxie située à plus de 270 années-lumière de la Terre. Cette étude fait suite aux premières observations de l’étoile et des exoplanètes effectuées par l’équipe en 2019 à l’aide des données du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA. Le projet a fourni la première estimation de la masse d'une exoplanète en chronométrant les changements dans les temps de transit, une mesure de l'attraction gravitationnelle des planètes en orbite les unes vers les autres.
Dans une étude récente, les chercheurs ont combiné les données TTV avec l'analyse de la vitesse radiale de l'étoile. En utilisant le télescope automatisé de recherche de planètes de l'observatoire Lick sur le mont Hamilton en Californie et le spectrographe Keystone à haute résolution de W.M. Keck sur Mauna Kea à Hawaï, ils ont pu détecter des changements subtils dans le mouvement de l'étoile grâce au décalage vers le rouge et au décalage vers le bleu de l'effet Doppler, ce qui les a aidés à déterminer les lectures de masse de la planète avec une précision sans précédent.
Pour obtenir des informations précises sur les planètes de ce système solaire, l’équipe a construit des modèles informatiques à l’aide de centaines de mesures de vitesse radiale et de données TTV. Auteur principal Corey Beard, titulaire d'un doctorat à l'UCLA. candidat en physique, a déclaré que la combinaison des deux lectures peut fournir plus de connaissances sur le système que jamais auparavant.
"Cela a nécessité de nombreux essais et erreurs, mais après avoir développé l'un des modèles de systèmes planétaires les plus complexes à ce jour dans la littérature sur les exoplanètes, nous sommes très satisfaits de nos résultats", a déclaré Beard.
Paul Robertson, co-auteur de l'article et professeur agrégé de physique et d'astronomie à l'UCLA, a déclaré que le grand nombre de planètes est un facteur qui motive les groupes d'astronomie à mener des recherches plus approfondies.
"Nous pensons que TOI-1136 est très avantageux du point de vue de la recherche, car lorsqu'un système héberge plusieurs exoplanètes, nous pouvons contrôler l'impact de l'évolution planétaire sur l'étoile hôte, ce qui nous aide à nous concentrer sur les mécanismes physiques individuels qui confèrent à ces planètes de telles propriétés", a-t-il déclaré.
Robertson a ajouté que lorsque les astronomes tentent de comparer des planètes dans différents systèmes solaires, de nombreuses variables diffèrent en raison des différentes propriétés des étoiles et de leur emplacement dans différentes parties de la galaxie. L’observation d’exoplanètes dans le même système permet d’étudier des planètes qui ont connu des histoires similaires, a-t-il déclaré.
TOI-1136 est très jeune par rapport aux normes stellaires, âgée de seulement 700 millions d'années, une autre caractéristique qui attire les chasseurs d'exoplanètes. Trouver de jeunes stars est "difficile et spécial" car elles sont très actives, a déclaré Robertson. Au cours de cette étape du développement d'une étoile, le magnétisme, les taches solaires et les éruptions solaires sont plus fréquents et plus intenses, et le rayonnement qui en résulte peut impacter et sculpter les planètes, affectant ainsi leur atmosphère.
Les exoplanètes confirmées TOI-1136b à TOI-1136g dans TOI-1136 sont classées par les experts comme « sous-Neptunes ». La plus petite planète a un rayon plus de deux fois supérieur à celui de la Terre, et d'autres ont un rayon jusqu'à quatre fois supérieur à celui de la Terre, soit à peu près la même taille qu'Uranus et Neptune, a déclaré Robertson.
Selon l'étude, toutes ces planètes orbitent autour de TOI-1136 en moins de 88 jours qu'il faut à Mercure pour orbiter autour du soleil terrestre. "Nous plaçons l'ensemble du système solaire dans une région si petite autour de l'étoile que l'ensemble de notre système planétaire se trouve ici en dehors de cette région", a déclaré Robertson.
"Ce sont des planètes étranges pour nous car il n'y a rien de semblable à elles dans notre système solaire", a déclaré le co-auteur Rae Holcomb, doctorant en physique à l'UCLA. "Mais plus nous étudions d'autres systèmes planétaires, plus nous pensons qu'ils pourraient être le type de planète le plus répandu dans la Voie Lactée."
Un autre ingrédient particulier de ce système solaire est l’existence possible d’une septième planète, mais celle-ci n’a pas encore été confirmée. Les chercheurs ont détecté des preuves d’une autre force de résonance dans le système. Robertson a expliqué que lorsque les planètes orbitent à proximité les unes des autres, elles exercent une attraction gravitationnelle les unes sur les autres.
"Quand vous entendez un accord joué sur un piano, cela vous semble agréable car il y a des résonances, voire des écarts, entre les notes que vous entendez", a-t-il déclaré. "Les périodes orbitales de ces planètes présentent des écarts similaires. Lorsqu'une exoplanète résonne, la direction de l'attraction est la même à chaque fois. Cela peut avoir un effet déstabilisateur ou, dans des cas particuliers, rendre l'orbite plus stable."
Robertson a noté que l'enquête est loin de répondre à toutes les questions de son équipe sur les exoplanètes de ce système, mais laisse les chercheurs espérer acquérir davantage de connaissances, notamment sur la composition de l'atmosphère de la planète. Les recherches dans ce domaine peuvent être mieux menées grâce aux capacités avancées d'analyse spectrale du télescope spatial James Webb de la NASA.
"Je suis très fier que les observatoires UC Lick et Keck aient participé à la caractérisation de ce système très important", a déclaré Matthew Shetrone, directeur associé de l'Observatoire UC. "Avoir autant de planètes de taille moyenne dans le même système nous permet vraiment de tester à quoi ressemble la formation des planètes. Je veux en savoir plus sur ces planètes, trouverons-nous des mondes de lave, des mondes d'eau et des mondes de glace dans le même système solaire ? Cela ressemble à de la science-fiction."
Source compilée : ScitechDaily