Super-Earth Ross 508b chevauche la zone habitable d’une naine rouge

Figure 1 : Diagramme schématique du système planétaire nouvellement découvert autour de Ross 508. La région verte représente la zone habitable (HZ), où l’eau liquide peut exister à la surface de la planète. L’orbite de la planète est représentée par une ligne bleue. Sur plus de la moitié de son orbite, la planète est estimée plus proche de la HZ (trait plein) et sur le reste de son orbite de la HZ (trait pointillé). Crédit : Centre d’astrobiologie

Le programme stratégique Subaru a découvert la première exoplanète à l’aide du spectrographe infrarouge IRD du télescope Subaru (IRD-SSP). Cette planète, Ross 508b, est une super-Terre avec environ quatre fois la masse de la Terre et est située près de la zone habitable. Une telle planète pourrait être capable de retenir de l’eau à sa surface et constitue une cible importante pour les futures observations visant à tester la possibilité de vie autour d’étoiles de faible masse.

La recherche sur les exoplanètes, qui a fait de grands progrès ces dernières années suite à la découverte d’une planète géante autour d’une étoile similaire à notre Soleil, se concentre désormais sur des naines rouges de masse inférieure à notre Soleil. Les naines rouges, qui constituent les trois quarts des étoiles de notre galaxie et existent en grand nombre à proximité de notre système solaire, sont d’excellentes cibles pour trouver des exoplanètes dans notre voisinage. La découverte de ces exoplanètes proches, ainsi que des observations détaillées de leurs atmosphères et couches de surface, nous permettent de discuter de la présence ou de l’absence de vie dans des environnements très différents de notre propre système solaire.

Cependant, les naines rouges sont très faibles en lumière visible car leur température de surface est inférieure à 4000 degrés. Les recherches précédentes de planètes à l’aide de spectromètres à lumière visible n’ont découvert que quelques planètes autour de naines rouges très proches, telles que Proxima Centauri b. En particulier, les planètes n’ont pas été systématiquement recherchées pour les naines rouges avec des températures de surface inférieures à 3000 degrés (naines rouges de type tardif). La méthode du transit, qui détecte les changements de luminosité des étoiles lorsqu’une planète passe devant l’étoile, ne nécessite pas autant de photons que la méthode Doppler spectroscopique, de sorte que la recherche de planètes autour des naines rouges en utilisant la méthode du transit a progressé ces dernières années. années. . Les recherches de planètes en transit avec le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) peuvent identifier des planètes telluriques autour de naines rouges relativement lourdes (naines rouges de type précoce).

Bien que les naines rouges soient des cibles importantes pour étudier la vie dans l’univers, elles sont difficiles à observer car elles sont trop faibles en lumière visible. Une recherche de planètes très attendue à l’aide d’un spectrographe de haute précision dans l’infrarouge, où les naines rouges sont relativement brillantes, a été attendue de longue date pour surmonter les difficultés liées aux observations spectroscopiques des naines rouges. Par exemple, vu à une distance de 30 années-lumière, la luminosité du Soleil est de magnitude cinq en lumière visible et de trois magnitudes en lumière infrarouge. D’autre part, les naines rouges de type tardif les plus brillantes sont très faibles à une magnitude de 19 en lumière visible, mais relativement brillantes à une magnitude de 11 en lumière infrarouge.

Le Centre d’Astrobiologie au Japon a développé avec succès l’IRD (InfraRed Doppler Instrument), le premier spectrographe infrarouge de haute précision au monde pour les télescopes de classe 8 mètres. L’IRD monté sur le télescope Subaru peut détecter de minuscules fluctuations de la vitesse de l’étoile, à peu près la vitesse d’un humain qui marche.

La méthode des transits ne peut détecter que les planètes dont les orbites sont le long de la ligne de visée, tandis que la méthode Doppler peut détecter les planètes quelle que soit leur orientation par rapport au plan du ciel. C’est aussi une méthode importante dans la mesure où elle peut déterminer la “masse” d’une planète.

Le programme stratégique IRD Subaru (IRD-SSP) de recherche de planètes autour de naines rouges de type tardif a débuté en 2019. Il s’agit de la première recherche systématique de planètes autour de naines rouges de type tardif et il s’agit d’un projet international impliquant une centaine de scientifiques nationaux et internationaux. Au cours des deux premières années, un dépistage a été effectué pour trouver des naines rouges “stables” à faible bruit où même de petites planètes peuvent être détectées. Les naines rouges ont beaucoup d’activité de surface, comme les fusées, et cette activité de surface peut provoquer des changements dans la vitesse de la ligne de visée de l’étoile même lorsqu’aucune planète n’est présente. Par conséquent, la recherche de petites planètes semblables à la Terre ne cible que les naines rouges stables à faible activité de surface.

Actuellement, le projet est dans la phase d’observation intensive d’environ 50 naines rouges prometteuses de type tardif, soigneusement sélectionnées par criblage.

La super-terre Ross 508b couvre la zone habitable d'une naine rouge

Figure 2 : Variation périodique de la vitesse du champ de vision de l’étoile Ross 508 observée par l’IRD. Elle est enroulée autour de la période orbitale (10,77 jours) de la planète Ross 508b. Le changement de vitesse du champ de vision du Ross 508 est inférieur à 4 mètres par seconde, ce qui indique que l’IRD a capturé une très petite oscillation, plus lente que celle d’un humain en train de courir. La courbe rouge correspond le mieux aux observations et son écart par rapport à la courbe sinusoïdale indique que l’orbite de la planète est très probablement elliptique. Crédit : Harakawa et al. L’année 2022

La première exoplanète découverte par l’IRD-SSP est située à environ 37 années-lumière de la Terre, autour d’une étoile naine rouge appelée Ross 508, qui fait un cinquième de la masse du Soleil. C’est la première exoplanète découverte par une recherche systématique à l’aide d’un spectromètre infrarouge.

Pour confirmer que la fluctuation périodique de Ross 508 est bien due à une planète, l’équipe IRD-SSP a identifié plusieurs indicateurs d’activité stellaire qui peuvent donner des faux positifs pour une planète (comme des changements dans la luminosité de l’étoile et la forme de certaines raies d’émission ) et a montré que la période de ces indicateurs est nettement différente de celle observée de la période planétaire. C’est une tâche plus difficile que d’utiliser la méthode Doppler pour confirmer les planètes candidates précédemment signalées en utilisant la méthode de transit, mais c’est une méthode importante pour identifier les planètes non en transit.

La masse minimale de cette planète, Ross 508b, n’est qu’environ quatre fois celle de la Terre. Sa distance moyenne de l’étoile centrale est de 0,05 fois la distance entre la Terre et le Soleil, et elle se situe au bord intérieur de la zone habitable. Fait intéressant, la planète est susceptible d’avoir une orbite elliptique, auquel cas elle traverserait la zone habitable avec une période orbitale d’environ 11 jours (figures 1 et 2).

Les planètes de la zone habitable peuvent retenir de l’eau à leur surface et contenir de la vie. Ross 508b est une cible importante pour les futures observations visant à tester l’habitabilité des planètes autour des naines rouges. Les observations spectroscopiques des molécules et des atomes dans l’atmosphère de la planète sont également importantes, tandis que les télescopes actuels ne peuvent pas imager directement la planète en raison de sa proximité avec son étoile centrale. À l’avenir, ce sera l’une des cibles de la recherche de la vie à l’aide de télescopes de la classe des 30 mètres.

Jusqu’à présent, seules trois planètes ont tourné autour d’étoiles de très faible masse, dont Proxima Centauri b. L’IRD-SSP devrait continuer à découvrir de nouvelles planètes.

“Ross 508b est la première détection réussie d’une super-Terre en utilisant uniquement la spectroscopie dans le proche infrarouge. Avant cela, seules les observations dans le proche infrarouge n’étaient pas suffisamment précises et vérifiées pour détecter des planètes de faible masse telles que les super-Terres. Cette étude montre que l’IRD-SSP seul est capable de détecter des planètes et démontre clairement l’avantage de l’IRD-SSP dans sa capacité à rechercher avec une grande précision même les naines rouges de type tardif qui sont trop faibles pour être observées avec la lumière visible », déclare le Dr Hiroki Harakawa (NAOJ Subaru Telescope), auteur de l’auteur principal de l’article de découverte.

“Cela fait 14 ans que le développement de l’IRD a commencé. Nous avons poursuivi notre développement et nos recherches dans l’espoir de trouver une planète exactement comme Ross 508b. Cette découverte a été rendue possible grâce aux hautes performances instrumentales de l’IRD, le grand- ouverture du télescope Subaru, et le cadre stratégique d’observations qui a permis une collecte de données intensive et fréquente.Nous sommes déterminés à faire de nouvelles découvertes, déclare le professeur Bun’ei Sato (Tokyo Institute of Technology), chercheur principal à l’IRD-SSP.

Ces résultats sont parus dans Harakawa et al. “Une super-Terre en orbite autour du nain M4.5 Ross 508 près du bord intérieur de la zone habitable” Publications de la Société astronomique du Japon le 30 juin 2022.


Une exoplanète super-Terre en orbite autour d’une étoile proche a été découverte


Plus d’information:
Hiroki Harakawa et al., Super-Terre en orbite près du bord intérieur de la zone habitable autour de la naine M4.5 Ross 508, Publications de la Société astronomique du Japon (2022). DOI : 10.1093/pasj/psac044

Offert par les Instituts nationaux des sciences naturelles

Devis: Super-Earth Ross 508b Skims Habitable Zone of Red Dwarf (1er août 2022), récupéré le 1er août 2022 sur https://phys.org/news/2022-08-super-earth-ross-508b-skims-habitable .html

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