Tout en explorant deux exoplanètes dans un système stellaire brillant à proximité, le satellite de chasse aux exoplanètes Cheops de l’ESA a repéré de manière inattendue la troisième planète connue du système traversant la face de l’étoile. Ce transit révèle des détails passionnants sur une planète rare « sans équivalent connu », disent les chercheurs.
La découverte est l’un des premiers résultats du satellite Cheops (CHaracterising ExOPplanet) de l’ ESA , et c’est la première fois qu’une exoplanète d’une période de plus de 100 jours a été repérée transitant par une étoile suffisamment brillante pour être visible à l’œil nu. Nommée Nu2 Lupi, cette étoile brillante semblable au Soleil est située à un peu moins de 50 années-lumière de la Terre dans la constellation de Lupus (le Loup). En 2019, le chercheur de planètes à vitesse radiale de haute précision (HARPS) du télescope de 3,6 mètres de l’ESO au Chili a découvert trois exoplanètes (nommées « b », « c » et « d », l’étoile étant considérée comme l’objet « A »). dans le système, avec des masses comprises entre celles de la Terre et de Neptune et des orbites durant 11,6, 27,6 et 107,6 jours. Le satellite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA a par la suite découvert que les deux planètes les plus internes – b et c – transitaient par Nu2 Lupi, ce qui en fait l’une des trois seules étoiles à l’œil nu connues pour héberger plusieurs planètes en transit.
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« Les systèmes en transit tels que Nu2 Lupi sont d’une importance capitale pour notre compréhension de la façon dont les planètes se forment et évoluent, car nous pouvons comparer en détail plusieurs planètes autour de la même étoile brillante », déclare Laetitia Delrez de l’Université de Liège, Belgique, et auteur principal. de la nouvelle découverte. « Nous avons entrepris de nous appuyer sur des études précédentes de Nu2 Lupi et d’observer les planètes b et c croisant le visage de Nu2 Lupi avec Cheops, mais lors d’un transit de la planète c, nous avons repéré quelque chose d’étonnant : un transit inattendu par la planète ‘d’, qui se trouve plus loin dans le système. »
Les transits planétaires créent une occasion précieuse d’étudier l’atmosphère, l’orbite, la taille et l’intérieur d’une planète. Une planète en transit bloque une proportion infime mais détectable de la lumière de son étoile lorsqu’elle passe devant son étoile – et c’est cette baisse de lumière qui a conduit Laetitia et ses collègues à leur découverte. Comme les exoplanètes à longue période orbitent si loin de leurs étoiles, les chances d’en voir une lors d’un transit sont incroyablement faibles, ce qui fait de la découverte de Cheops une véritable surprise. En utilisant les capacités de haute précision de Cheops, la planète d s’est avérée être environ 2,5 fois le rayon de la Terre, confirmé pour prendre un peu plus de 107 jours pour faire une boucle autour de son étoile et, en utilisant des observations d’archives de télescopes au sol, a une masse de 8,8 fois celle de la Terre.
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« La quantité de rayonnement stellaire atteignant la planète d est également faible par rapport à de nombreuses autres exoplanètes découvertes ; dans notre système solaire, Nu2 Lupi d orbiterait entre Mercure et Vénus », ajoute le co-auteur David Ehrenreich de l’Université de Genève, en Suisse. « Combiné à son étoile mère brillante, à sa longue période orbitale et à son aptitude à la caractérisation de suivi, cela rend la planète d extrêmement excitante – c’est un objet exceptionnel sans équivalent connu, et qui sera certainement une cible en or pour de futures études. »
La plupart des exoplanètes en transit de longue période découvertes à ce jour ont été trouvées autour d’étoiles trop faibles pour permettre des observations de suivi détaillées, ce qui signifie que l’on sait peu de choses sur les propriétés de leurs planètes. Nu2 Lupi, cependant, est suffisamment brillant pour être une cible attrayante pour d’autres télescopes puissants basés dans l’espace – tels que le télescope spatial NASA/ESA Hubble ou le futur télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA – ou de grands observatoires au sol.
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« Compte tenu de ses propriétés globales et de son orbite, cela fait de la planète d une cible particulièrement favorable pour étudier une exoplanète avec une atmosphère à température douce autour d’une étoile similaire au Soleil », explique Laetitia.
En combinant les nouvelles données de Cheops avec les données d’archives d’autres observatoires, les chercheurs ont pu déterminer avec précision les densités moyennes de toutes les planètes connues de Nu2 Lupi et imposer de fortes contraintes sur leurs compositions possibles. Ils ont découvert que la planète b était principalement rocheuse, tandis que les planètes c et d semblaient contenir de grandes quantités d’eau enveloppées dans des enveloppes d’hydrogène et d’hélium. En fait, les planètes c et d contiennent beaucoup plus d’eau que la Terre : un quart de la masse de chaque planète est constitué d’eau, contre moins de 0,1% pour la Terre. Cette eau, cependant, n’est pas liquide, prenant plutôt la forme de glace à haute pression ou de vapeur à haute température.
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« Bien qu’aucune de ces planètes ne soit habitable, leur diversité rend le système encore plus excitant et constitue une excellente perspective d’avenir pour tester la formation et l’évolution de ces corps au fil du temps », a déclaré Kate Isaak, scientifique du projet Cheops de l’ESA. « Il existe également la possibilité de rechercher des anneaux ou des lunes dans le système Nu2 Lupi, car la précision et la stabilité exquises de Khéops pourraient permettre la détection de corps jusqu’à environ la taille de Mars. »
Cheops est conçu pour collecter des données de très haute précision sur des étoiles individuelles connues pour héberger des planètes, plutôt que de rechercher plus généralement d’éventuelles exoplanètes autour de nombreuses étoiles – et cette concentration et cette précision s’avèrent exceptionnellement utiles pour comprendre les systèmes stellaires qui nous entourent.
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« Ces résultats passionnants démontrent une fois de plus l’énorme potentiel de Cheops », ajoute Kate. « Kheops nous permettra non seulement de mieux comprendre les exoplanètes connues, comme le montrent ce résultat et d’ autres premiers résultats de la mission, mais aussi d’en découvrir de nouvelles et de révéler leurs secrets. »
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CHEOPS apporte de nouvelles informations sur les super-terres (vidéo) By Jack35
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