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TESS vient de fonder son premier monde terrestre

Astronomie : TESS vient de fonder son premier monde terrestre

Le nouveau télescope de chasse aux planètes de la NASA, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), vient de découvrir son premier monde de la taille de la Terre. Bien que la planète TESS ait observé pour la première fois la planète de la taille de la Terre, et son compagnon sous-Neptune, en janvier 2019, il a fallu jusqu'à présent pour confirmer leur statut grâce à des observations de suivi basées au sol. La découverte est publiée dans The Astrophysical Journal Letters.

Lors de la planification de TESS, l’idée était de trouver les exoplanètes les plus prometteuses près des étoiles les plus proches et les plus brillantes. Cela faciliterait beaucoup les observations de suivi. Les scientifiques ont calculé que le TESS trouverait environ 300 exoplanètes de la taille de la Terre ou de la Super-Terre au cours de sa mission de deux ans. Donc, trouver le premier est un gros problème.

TESS est chargé de trouver des exoplanètes, mais pas n'importe lesquelles. L'idée derrière la mission était de trouver les plus petites de la taille de la Terre. Son prédécesseur, le télescope spatial Kepler, a découvert de nombreuses exoplanètes, mais la plupart d'entre elles étaient beaucoup plus grandes que la Terre. Cela a du sens puisque les plus gros sont plus faciles à trouver.


«C’est tellement excitant que TESS, qui a été lancé il ya à peu près un an, change déjà la donne dans le secteur de la chasse à la planète.»

Johanna Teske, Institution Carnegie pour la science.

«C'est tellement excitant que TESS, qui a été lancé il y a à peu près un an, change déjà la donne dans le secteur de la chasse à la planète», a déclaré Johanna Teske du Carnegie Science Institute, deuxième auteur du journal. «L’engin spatial surveille le ciel et nous collaborons avec la communauté de suivi TESS pour signaler des cibles potentiellement intéressantes pour des observations supplémentaires à l’aide de télescopes et d’instruments au sol.»

Ces deux planètes récemment découvertes gravitent autour d'une étoile orange à séquence principale appelée HD 21749, à environ 53 années-lumière de la Terre et à environ 70% de la masse du Soleil. Les deux planètes sont les seules planètes connues de ce système solaire. Celle de la taille de la Terre s’appelle HD 21749c et la planète sous-Neptune s’appelle HD 21749b.

Le Carnegie Institute for Science occupe une place prépondérante dans cette découverte car il fait partie du consortium qui gère l’observatoire de Las Campanas au Chili, où sont situés les télescopes Magellan. Le télescope Magellan II est doté d'un instrument unique appelé le PFS, ou spectrographe Planet Finder, qui a été développé par les scientifiques impliqués dans cette étude. La PFS a aidé à confirmer ces deux planètes, et elle a également mesuré la masse de HD 21749b, le sous-Neptune.

Les télescopes Magellan à l'observatoire de Las Campanas, au Chili. Crédit d'image: Par Jan Skowron - Propre travail, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32278583
Les télescopes Magellan à l'observatoire de Las Campanas, au Chili. Crédit d'image: Par Jan Skowron - Propre travail, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32278583

L'équipe a utilisé la PFS pour vérifier les découvertes de TESS, car elle s'appuie sur la méthode de la vitesse radiale, qui est actuellement le seul moyen de déterminer la masse d'une exoplanète individuelle. Et si vous ne connaissez pas la masse, vous ne pouvez pas déterminer la densité ou la composition de la planète.

La PFS s'appuie sur la gravité pour mesurer la masse d'une exoplanète. L'étoile, en l'occurrence le HD 21749, exerce une forte influence sur les planètes en orbite autour d'elle. Mais la gravité fonctionne dans les deux sens. L'attraction gravitationnelle de la planète confère à l'étoile un léger vacillement que PFS peut détecter. Plus l'oscillation de l'étoile hôte est grande, plus la planète est massive.

"La PFS est l'un des seuls instruments de l'hémisphère sud à pouvoir effectuer ce type de mesure", a ajouté Teske. "Ce sera donc une partie très importante de la caractérisation ultérieure des planètes trouvées par la mission TESS."

Différentes méthodes d'observation permettent de trouver différents types de planètes. Chaque méthode est biaisée à sa manière, et les scientifiques le savent et planifient en conséquence. Dans le cas de TESS, il a été conçu pour rechercher les planètes qui gravitent autour de leur étoile relativement rapidement, généralement en moins de 10 jours. Quand on y pense, on comprend pourquoi.


"Il y avait beaucoup de travail de détective impliqué, et les bonnes personnes étaient là au bon moment."


Diana Dragomir, auteure principale, Institut Kavli du MIT pour l'astrophysique et la recherche spatiale

Si une planète met énormément de temps à orbiter son étoile, comme Uranus par exemple, qui met 84 ans à orbiter autour du Soleil, vous devrez peut-être regarder l’étoile pendant longtemps avant de pouvoir la détecter. Si cela ne prend que 10 jours, vous n'avez pas besoin de beaucoup de temps pour observer les ressources d'observation afin de le détecter.

Dans cette découverte, le HD 21749b possède la plus longue période orbitale de toutes les exoplanètes TESS à ce jour, soit environ 36 jours. En raison du fonctionnement de TESS, il était difficile de discerner le sous-Neptune dans les données.

«Il y avait pas mal de travail de détective et les bonnes personnes étaient là au bon moment», a déclaré l'auteur principal, Diana Dragomir, de l'Institut Kavli pour la recherche spatiale et astrophysique au MIT. "Mais nous avons eu de la chance et nous avons capté les signaux, et ils étaient vraiment clairs."

Le sous-Neptune, HD 21749b, a environ 23 fois la masse de la Terre et son rayon est environ 2, 7 fois celui de la Terre. La densité mesurée suggère que la planète n'est pas rocheuse et qu'elle possède une atmosphère substantielle. Cela pourrait aider les astronomes à comprendre les atmosphères sur ces types de planètes.

Mais même si la découverte sous-Neptune est excitante pour des raisons scientifiques, sa HD 21749c pourrait être plus excitante. Il ne faut que huit jours pour faire le tour de l'étoile, ce qui est beaucoup plus proche de la taille de la Terre. Cependant, mesurer la masse et la densité de cette planète ne sera pas facile.

Illustration d’un artiste représentant le satellite de sondage Transiting Exoplanet Survey. Crédits: Centre de vol spatial Goddard de la NASA
Illustration d'artiste du satellite de sondage Transiting Exoplanet Survey. Crédits: Centre de vol spatial Goddard de la NASA

"Mesurer la masse exacte et la composition d'une si petite planète sera un défi mais un point important pour comparer la HD 21749c à la Terre", a déclaré Sharon Wang, l'un des auteurs du document. "L'équipe PFS de Carnegie continue à collecter des données sur cet objet dans cet objectif."


"Pour les étoiles très proches et très brillantes, nous nous attendions à trouver une vingtaine de planètes de la taille de la Terre."


Diana Dragomir, auteure principale, Institut Kavli du MIT pour l'astrophysique et la recherche spatiale

TESS permettra aux astronomes de prendre des mesures plus précises que celles de Kepler. Avec TESS, ils devraient pouvoir mesurer la masse des exoplanètes, leur composition atmosphérique et d’autres propriétés. Bien que les exoplanètes, et les exoplanètes plus petites de la taille de la Terre, ne soient pas rares dans la Voie Lactée, nous avons encore beaucoup à apprendre à leur sujet.

Nous ne pouvons pas encore décrire avec précision leur diversité. Nous en sommes encore au début, ce qui est excitant, et cette excitation grandit au fur et à mesure que TESS fait son travail.

"Pour les étoiles très proches et très brillantes, nous nous attendions à trouver une vingtaine de planètes de la taille de la Terre", a déclaré Dragomir. «Et nous en sommes là. Ce serait notre premier projet et c’est une étape importante pour TESS. Il définit la voie à suivre pour trouver de plus petites planètes autour d'étoiles encore plus petites, et ces planètes peuvent potentiellement être habitables.

Sources:

  • Document de recherche: TESS LIVRE SA PREMIÈRE PLANÈTE ET UN SOUS-NEPTUNE CHAUD
  • Communiqué de Presse: TESS découvre sa première planète de la taille de la Terre
  • NASA: TESS Page d'accueil
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