Le TESS de la NASA découvre de nouveaux mondes dans une rivière de jeunes étoiles –

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  • En utilisant les observations du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, une équipe internationale d’astronomes a découvert un trio de mondes chauds plus grands que la Terre en orbite autour d’une version beaucoup plus jeune de notre Soleil appelée TOI 451. Le système réside dans le flux Pisces-Eridanus récemment découvert. , une collection d’étoiles de moins de 3% de l’âge de notre système solaire qui s’étend sur un tiers du ciel.

    Les planètes ont été découvertes dans des images TESS prises entre octobre et décembre 2018. Les études de suivi de TOI 451 et de ses planètes comprenaient des observations effectuées en 2019 et 2020 à l’aide du télescope spatial Spitzer de la NASA, qui a depuis été retiré, ainsi que de nombreux installations. Les données infrarouges d’archives du satellite NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) de la NASA – collectées entre 2009 et 2011 sous son ancien nom, WISE – suggèrent que le système conserve un disque froid de poussière et de débris rocheux. D’autres observations montrent que TOI 451 a probablement deux compagnons stellaires éloignés qui tournent bien au-delà des planètes.

    “Ce système vérifie beaucoup de cases pour les astronomes”, a déclaré Elisabeth Newton, professeur adjoint de physique et d’astronomie au Dartmouth College de Hanovre, New Hampshire, qui a dirigé la recherche. «Elle n’est vieille que de 120 millions d’années et à seulement 400 années-lumière, ce qui permet des observations détaillées de ce jeune système planétaire. Et comme il y a trois planètes entre deux et quatre fois la taille de la Terre, elles constituent des cibles particulièrement prometteuses pour tester les théories sur la façon dont les atmosphères planétaires évoluer.”

    Un article faisant état des résultats a été publié le 14 janvier dans Le journal astronomique et est disponible en ligne.

    Des courants stellaires se forment lorsque la gravité de notre galaxie de la Voie lactée déchire des amas d’étoiles ou des galaxies naines. Les étoiles individuelles se déplacent le long de l’orbite d’origine de l’amas, formant un groupe allongé qui se disperse progressivement.

    En 2019, une équipe dirigée par Stefan Meingast de l’Université de Vienne a utilisé les données de la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne pour découvrir le flux Poissons-Eridanus, du nom des constellations contenant les plus grandes concentrations d’étoiles. S’étendant sur 14 constellations, le ruisseau mesure environ 1300 années-lumière. Cependant, l’âge initialement déterminé pour le flux était beaucoup plus ancien que nous ne le pensons aujourd’hui.

    Plus tard en 2019, des chercheurs dirigés par Jason Curtis de l’Université Columbia à New York ont ​​analysé les données TESS de dizaines de membres du flux. Les jeunes étoiles tournent plus vite que leurs homologues plus âgées, et elles ont également tendance à avoir des points d’étoiles proéminents – des régions plus sombres et plus froides comme les taches solaires. Au fur et à mesure que ces points tournent dans et hors de notre vue, ils peuvent produire de légères variations de la luminosité d’une étoile que TESS peut mesurer.

    Les mesures TESS ont révélé des preuves accablantes de points d’étoiles et de rotation rapide parmi les étoiles du flux. Sur la base de ce résultat, Curtis et ses collègues ont constaté que le flux n’avait que 120 millions d’années – similaire au célèbre groupe des Pléiades et huit fois plus jeune que les estimations précédentes. La masse, la jeunesse et la proximité du courant Poissons-Eridanus en font un laboratoire fondamental passionnant pour étudier la formation et l’évolution des étoiles et des planètes.

    “Grâce à la couverture presque entièrement du ciel de TESS, des mesures qui pourraient soutenir une recherche de planètes en orbite autour des membres de ce flux nous étaient déjà disponibles lorsque le flux a été identifié”, a déclaré Jessie Christiansen, co-auteur de l’article et adjoint scientifique. diriger les archives des exoplanètes de la NASA, une installation de recherche sur des mondes au-delà de notre système solaire géré par Caltech à Pasadena, en Californie. “Les données TESS continueront à nous permettre de repousser les limites de ce que nous savons sur les exoplanètes et leurs systèmes pour les années à venir.”

    La jeune étoile TOI 451, mieux connue des astronomes sous le nom de CD-38 1467, se trouve à environ 400 années-lumière dans la constellation d’Eridanus. Il a 95% de la masse de notre Soleil, mais il est 12% plus petit, légèrement plus frais et émet 35% d’énergie en moins. TOI 451 tourne tous les 5,1 jours, ce qui est plus de cinq fois plus rapide que le Soleil.

    TESS repère de nouveaux mondes en recherchant des transits, les gradations légères et régulières qui se produisent lorsqu’une planète passe devant son étoile de notre point de vue. Les transits des trois planètes sont évidents dans les données TESS. L’équipe de Newton a obtenu des mesures de Spitzer qui ont soutenu les résultats du TESS et ont aidé à exclure d’éventuelles explications alternatives. D’autres observations de suivi sont venues de l’Observatoire Las Cumbres – un réseau mondial de télescopes dont le siège est à Goleta, en Californie – et du Perth Exoplanet Survey Telescope en Australie.

    Même la planète la plus éloignée de TOI 451 tourne trois fois plus près que Mercure ne s’approche du Soleil, donc tous ces mondes sont assez chauds et inhospitaliers à la vie telle que nous la connaissons. Les estimations de température vont d’environ 2200 degrés Fahrenheit (1200 degrés Celsius) pour la planète la plus intérieure à environ 840 F (450 C) pour la plus externe.

    TOI 451 b orbite tous les 1,9 jours, est d’environ 1,9 fois la taille de la Terre et sa masse estimée varie de deux à 12 fois celle de la Terre. La prochaine planète, TOI 451 c, effectue une orbite tous les 9,2 jours, est environ trois fois plus grande que la Terre et détient entre trois et 16 fois la masse de la Terre. Le monde le plus éloigné et le plus grand, TOI 451 d, fait le tour de l’étoile tous les 16 jours, fait quatre fois la taille de notre planète et pèse entre quatre et 19 masses terrestres.

    Les astronomes s’attendent à ce que des planètes aussi grandes que celles-ci conservent une grande partie de leur atmosphère malgré la chaleur intense de leur étoile proche. Différentes théories sur la façon dont les atmosphères évoluent au moment où un système planétaire atteint l’âge de TOI 451 prédisent un large éventail de propriétés. L’observation de la lumière des étoiles traversant les atmosphères de ces planètes est l’occasion d’étudier cette phase de développement et pourrait aider à contraindre les modèles actuels.

    «En mesurant la lumière des étoiles pénétrant l’atmosphère d’une planète à différentes longueurs d’onde, nous pouvons déduire sa composition chimique et la présence de nuages ​​ou de brouillards à haute altitude», a déclaré Elisa Quintana, astrophysicienne au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. “Les planètes de TOI 451 offrent d’excellentes cibles pour de telles études avec Hubble et le futur télescope spatial James Webb.”

    Les observations de WISE montrent que le système est exceptionnellement brillant en lumière infrarouge, qui est invisible aux yeux humains, à des longueurs d’onde de 12 et 24 micromètres. Cela suggère la présence d’un disque de débris, où des corps rocheux ressemblant à des astéroïdes entrent en collision et se réduisent en poussière. Bien que Newton et son équipe ne puissent pas déterminer l’étendue du disque, ils l’envisagent comme un anneau diffus de roche et de poussière centré aussi loin de l’étoile que Jupiter l’est de notre Soleil.

    Les chercheurs ont également étudié une étoile voisine pâle qui apparaît à environ deux pixels du TOI 451 dans les images TESS. Sur la base des données de Gaia, l’équipe de Newton a déterminé que cette étoile était un compagnon lié gravitationnellement situé si loin de TOI 451 que sa lumière prend 27 jours pour s’y rendre. En fait, les chercheurs pensent que le compagnon est probablement un système binaire de deux étoiles naines de type M, chacune avec environ 45% de la masse du Soleil et n’émettant que 2% de son énergie.

    TESS est une mission d’exploration astrophysique de la NASA dirigée et exploitée par le MIT à Cambridge, Massachusetts, et gérée par le Goddard Space Flight Center de la NASA. Les autres partenaires incluent Northrop Grumman, basé à Falls Church, en Virginie; Centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley de Californie; le Centre d’Astrophysique | Harvard & Smithsonian à Cambridge, Massachusetts; Laboratoire Lincoln du MIT; et l’Institut scientifique du télescope spatial de Baltimore. Plus d’une douzaine d’universités, instituts de recherche et observatoires du monde entier participent à la mission.

    Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud gère NEOWISE pour la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington. Ball Aerospace & Technologies Corp. de Boulder, Colorado, a construit le vaisseau spatial. Le traitement des données scientifiques a lieu à l’IPAC de Caltech à Pasadena. Caltech gère JPL pour la NASA.

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