Le nouveau télescope de chasse à la planète de la NASA, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), vient de découvrir son premier monde de la taille de la Terre. Bien que la planète de la taille de la Terre et son chaud compagnon sous-Neptune aient été observés pour la première fois par TESS en janvier 2019, il a fallu jusqu'à présent pour confirmer leur statut avec des observations de suivi au sol. La découverte est publiée dans The Astrophysical Journal Letters.
Lorsque TESS a été planifié, 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 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 seulement des exoplanètes. L'idée derrière la mission était de trouver les plus petits de la taille de la Terre. Le prédécesseur de TESS, le télescope spatial Kepler, a trouvé beaucoup d'exoplanètes, mais la plupart d'entre elles étaient beaucoup plus grandes que la Terre. Cela a du sens, car les plus gros sont plus faciles à trouver.
«C'est tellement excitant que TESS, qui a été lancé il y a environ un an, change déjà la donne dans le secteur de la chasse aux planètes.»
Johanna Teske, Carnegie Institution for science.
«C'est tellement excitant que TESS, qui a été lancé il y a environ un an, change déjà la donne dans le secteur de la chasse aux planètes», a déclaré Johanna Teske du Carnegie Science Institute, qui est la deuxième auteure du document. «Le vaisseau 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 nouvellement découvertes tournent autour d'une étoile orange de la 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 chaude est appelée HD 21749b.
Le Carnegie Institute for Science figure en bonne place dans cette découverte, car il fait partie du consortium qui exploite l'Observatoire de Las Campanas au Chili, où se trouvent les télescopes Magellan. Le télescope Magellan II a un instrument unique attaché à lui appelé le PFS, ou Planet Finder Spectrograph, qui a été développé et mis au point par des scientifiques impliqués dans cette étude. Le PFS a aidé à confirmer ces deux planètes, et il a également mesuré la masse de HD 21749b, le sous-Neptune.
L'équipe a utilisé le PFS pour vérifier les découvertes de TESS parce que le PFS repose 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.
Le PFS s'appuie sur la gravité pour mesurer la masse d'une exoplanète. L'étoile, dans ce cas HD 21749, exerce une forte influence sur les planètes en orbite. Mais la gravité fonctionne dans les deux sens. L'attraction gravitationnelle de la planète donne une légère oscillation à l'étoile, que PFS peut détecter. Plus l'oscillation de l'étoile hôte est grande, plus la planète est massive.
"Le PFS est l'un des seuls instruments de l'hémisphère sud à pouvoir effectuer ce type de mesures", a ajouté Teske. "Donc, ce sera un élément très important pour caractériser davantage les planètes trouvées par la mission TESS."
Différentes méthodes d'observation trouvent différents types de planètes. Chaque méthode est biaisée à sa manière, et les scientifiques le savent et la planifient. Dans le cas de TESS, il a été conçu pour trouver des planètes en orbite autour de leur étoile relativement rapidement, généralement en moins de 10 jours. Quand vous y pensez, vous pouvez voir pourquoi.
"Il y avait pas mal de travail de détective impliqué, et les bonnes personnes étaient là au bon moment."
Diana Dragomir, auteure principale, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du MIT
Si une planète prend un temps extraordinairement long pour orbiter son étoile, comme Uranus par exemple, qui met 84 ans pour orbiter autour du Soleil, alors vous devrez peut-être regarder l'étoile qu'elle orbite pendant longtemps avant de pouvoir la détecter. Si cela ne prend que 10 jours, vous n'avez pas besoin de bloquer les ressources d'observation très longtemps pour le détecter.
Dans cette découverte, HD 21749b, a jusqu'à présent la période orbitale la plus longue de toutes les exoplanètes TESS, à environ 36 jours. En raison de la façon dont TESS fonctionne, cela a rendu difficile de discerner le sous-Neptune dans les données.
"Il y avait pas mal de travail de détective impliqué, et les bonnes personnes étaient là au bon moment", a déclaré l'auteur principal Diana Dragomir du Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du MIT. "Mais nous avons eu de la chance, et nous avons saisi 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 a une atmosphère substantielle. Cela pourrait aider les astronomes à comprendre les atmosphères de ces types de planètes.
Mais même si la découverte sous-Neptune est passionnante pour des raisons scientifiques, sa sœur HD 21749c pourrait être plus excitante. Il ne faut que huit jours pour orbiter autour de l'étoile et est beaucoup plus proche de la taille de la Terre. Cependant, mesurer la masse et la densité de cette planète ne sera pas facile.
"Mesurer la masse et la composition exactes d'une si petite planète sera difficile, mais important pour comparer HD 21749c à la Terre", a déclaré Sharon Wang, l'un des auteurs de l'article. "L'équipe PFS de Carnegie continue de collecter des données sur cet objet dans cet objectif."
"Pour les étoiles qui sont très proches et très lumineuses, nous nous attendions à trouver jusqu'à quelques dizaines de planètes de la taille de la Terre."
Diana Dragomir, auteure principale, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du MIT
TESS permettra aux astronomes de faire des mesures plus précises que Kepler. Avec TESS, ils devraient pouvoir mesurer la masse des exoplanètes, la composition atmosphérique et d'autres propriétés. Même si les exoplanètes et les petites exoplanètes de la taille de la Terre ne sont 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 passionnant, et cette excitation monte au fur et à mesure que TESS fait son travail.
"Pour les étoiles qui sont très proches et très brillantes, nous nous attendions à trouver jusqu'à quelques dizaines de planètes de la taille de la Terre", a déclaré Dragomir. «Et nous y sommes - ce serait notre premier, et c'est une étape importante pour TESS. Il ouvre la voie à la recherche de petites planètes autour d'étoiles encore plus petites, et ces planètes peuvent potentiellement être habitables. »
Sources:
- Document de recherche: TESS LIVRE SA PREMIÈRE PLANÈTE DE TERRE ET UN SOUS-NEPTUNE CHAUD
- Communiqué de presse: TESS trouve sa première planète de la taille d'une Terre
- NASA: Page d'accueil de TESS
