Une année sur cette planète chaude géante ne dure que 16 heures Nouvelles du MIT

La chasse aux planètes plus éloignées du système solaire a permis de découvrir plus de 4 000 mondes lointains en orbite autour des étoiles à des milliers d’années-lumière. Ces planètes extrasolaires sont un véritable zoo, des super-Terres rocheuses et des Neptunes miniatures aux géantes gazeuses colossales.

Parmi les planètes les plus déroutantes découvertes à ce jour figurent les “Jupiters chauds”, des sphères de gaz massives de la taille de notre propre planète Jovia, en orbite autour de leurs étoiles en moins de 10 jours, contrairement à l’orbite de 12 ans de Jupiter. . Les scientifiques ont maintenant découvert environ 400 Jupiter chauds. Mais la façon exacte dont ces puissants tourbillons sont apparus reste l’un des plus grands mystères non résolus de la science planétaire.

Les astronomes ont maintenant découvert l’une des géantes les plus extrêmes et les plus chaudes de Jupiter, environ cinq fois la masse de Jupiter et en orbite autour de son étoile en seulement 16 heures. L’orbite de la planète est la plus courte des géantes gazeuses connues.

En raison de son orbite extrêmement dense et de sa proximité avec l’étoile, la température quotidienne de la planète est estimée à environ 3 500 Kelvin, ou 6 000 degrés Fahrenheit – à peu près aussi chaude qu’une petite étoile. Cela fait de la planète TOI-2109b la deuxième plus grande chaleur détectée à ce jour.

À en juger par ses propriétés, les astronomes pensent que TOI-2109b est en train de “se désintégrer”, c’est-à-dire qu’il se déplace en spirale vers son étoile lorsque l’eau du bain circule dans le drain. Son orbite extrêmement courte devrait provoquer la spirale de la planète vers son étoile plus rapidement que les autres Jupiters chauds.

La découverte, faite à l’origine par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, une mission dirigée par le MIT, offre aux astronomes une occasion unique d’étudier le comportement des planètes lorsque leur étoile les attire et les avale.

“Dans un an ou deux, si nous avons de la chance, nous pourrons découvrir comment la planète se rapproche de notre attention”, a déclaré Ian Wong, l’auteur principal de la découverte et chercheur postdoctoral au MIT à l’époque. de l’étude. transféré au Goddard Space Flight Center de la NASA. “De notre vivant, nous ne verrons pas la planète tomber sur son étoile. Mais donnez-lui encore 10 millions d’années et cette planète ne sera peut-être plus là.

La découverte sera annoncée dans le magazine aujourd’hui Revue astronomique et c’est le résultat d’une vaste collaboration impliquant des membres de l’équipe de recherche TESS du MIT et des chercheurs du monde entier.

Chemin de transport en commun

Le 13 mai 2020, le satellite TESS de la NASA a commencé à observer l’étoile TOI-2109, située au sud de la constellation d’Hercule, à environ 855 années-lumière de la Terre. La mission a identifié l’étoile comme un objet d’intérêt du 2109ème TESS car elle pourrait héberger une planète en orbite.

En près d’un mois, le vaisseau spatial a collecté des mesures de lumière stellaire, que l’équipe de recherche de TESS a ensuite analysées pour le transit – des baisses périodiques de lumière stellaire qui pourraient indiquer qu’une planète traverse la lumière stellaire et bloque une petite partie de la lumière stellaire pendant un moment. Les données TESS ont confirmé que l’étoile est bien un objet qui passe environ toutes les 16 heures.

L’équipe a informé la communauté astronomique au sens large et peu de temps après, plusieurs télescopes terrestres ont été lancés au cours de l’année suivante pour surveiller l’étoile de plus près dans différentes bandes de fréquences. Ces observations, ainsi que l’identification initiale de TESS, ont confirmé que l’objet en transit est une planète en orbite appelée TOI-2109b.

Il s’agissait d’être une planète, et nous avons réalisé que nous avions quelque chose de très intéressant et relativement rare », explique Avi Shporer, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT.

Jour et nuit

En analysant les mesures à différentes longueurs d’onde optiques et infrarouges, l’équipe a découvert que le TOI-2109b est environ cinq fois plus massif que Jupiter, environ 35 % plus grand et extrêmement proche de son observation, à environ 2,5 millions de kilomètres. En comparaison, Mercure est à environ 36 millions de kilomètres du Soleil.

L’étoile de la planète est environ 50 % plus grande que notre Soleil en termes de taille et de masse. Sur la base des propriétés observées du système, les chercheurs ont découvert que le TOI-2109b faisait tourner ses étoiles en spirale à un rythme de 10 à 750 millisecondes par an – plus rapidement que n’importe quel Jupiter chaud observé à ce jour.

Compte tenu de la taille de la planète et de la proximité de cette étoile, les scientifiques ont découvert que TOI-2109b est le Jupiter ultra-chaud avec l’orbite la plus courte connue de tous les géants connus. Comme la plupart des Jupiters chauds, la planète semble être enfermée dans une marée basse et a un jour et une nuit constants, similaires à la Lune. Sur la base d’un mois d’observations TESS, l’équipe a pu observer la luminosité différente de la planète lorsqu’elle tourne autour de son axe. En regardant la planète derrière son étoile (appelée éclipse secondaire) aux longueurs d’onde optiques et infrarouges, les scientifiques ont découvert que la température atteignait plus de 3 500 Kelvin pendant la journée.

“Pendant ce temps, la luminosité nocturne de la planète est inférieure à la sensibilité des données TESS, ce qui soulève des questions sur ce qui s’y passe réellement”, a déclaré Shporer. “Y a-t-il une température très froide ou la planète prend-elle en quelque sorte la chaleur de la journée et la reporte-t-elle dans la nuit ? Nous sommes au début de la réponse à cette question sur ces Jupiters extrêmement chauds.

Les chercheurs espèrent surveiller le TOI-2109b avec des outils plus puissants dans un avenir proche, notamment le télescope spatial Hubble et le télescope spatial James Webb qui sera bientôt lancé. Des observations plus détaillées pourraient éclairer les conditions que traverse Jupiter chaud lorsque ses étoiles tombent.

“Les Jupiters ultra-chauds, comme le TOI-2109b, sont la sous-classe la plus extrême de l’exoplanète”, explique Wong. “Nous commençons à peine à comprendre certains des processus physiques et chimiques uniques qui se déroulent dans leur atmosphère – des processus qui n’ont pas d’analogues dans notre propre système solaire.”

Les observations futures du TOI-2109b pourraient également révéler des indices sur la façon dont de tels systèmes vertigineux se produisent. “Depuis le début de la science des exoplanètes, les Jupiter chauds ont été considérés comme des cinglés”, explique Shporer. « Comment une planète aussi massive et grande que Jupiter atteindra-t-elle son orbite en quelques jours ? » Il n’y a rien de tel dans notre système solaire, et nous y voyons une opportunité de les étudier et d’aider à expliquer leur existence.

Cette étude a été financée en partie par la NASA.

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