Représentation artistique de ce à quoi pourrait ressembler un système planétaire similaire à TOI-2337b, TOI-4329b, et TOI- 2669b, où une exoplanète chaude de type Jupiter orbite autour d’une étoile évoluée et mourante. Crédit : Université de Hawaiʻi/Institut d’Astronomie/Karen Teramura
Des astronomes de l’Institut d’astronomie de l’Université d’Hawaïʻi (IfA) font partie d’une équipe qui a récemment découvert trois planètes orbitant dangereusement près d’étoiles en fin de vie.
Parmi les milliers de planètes extrasolaires trouvées jusqu’à présent, ces trois planètes géantes gazeuses, détectées pour la première fois par l’Institut d’astronomie de l’IfA, sont les plus importantes. NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), ont des orbites parmi les plus courtes autour d’étoiles géantes ou subgéantes. L’une de ces planètes, TOI-2337b, sera consumée par son étoile hôte en moins d’un million d’années, plus tôt que toute autre planète actuellement connue.
“Ces découvertes sont cruciales pour la compréhension d’une nouvelle frontière dans le monde des planètes. exoplanète Ces découvertes sont cruciales pour comprendre une nouvelle frontière dans l’étude des exoplanètes : comment les systèmes planétaires évoluent dans le temps”, a expliqué l’auteur principal, Samuel Grunblatt, chercheur postdoctoral au Musée américain d’histoire naturelle et à l’Institut Flatiron de New York. Grunblatt, qui a obtenu son doctorat à l’IfA, a ajouté que “ces observations offrent de nouvelles fenêtres sur les planètes en fin de vie, avant que leur étoile hôte ne les avale”.
La découverte et la confirmation de ces planètes ont été acceptées pour publication dans le numéro de la revue de l’IfA consacré aux planètes. Astronomical Journalet ont été annoncées le 13 janvier lors d’une conférence de presse de l’American Astronomical Society. Les chercheurs estiment que les planètes ont des masses comprises entre 0,5 et 1,7 fois la masse de la planète. JupiterElles ont des tailles allant de légèrement plus petites à plus de 1,6 fois la taille de Jupiter. Ils couvrent également un large éventail de densités, de la densité du liège à trois fois celle de l’eau, ce qui implique une grande variété d’origines.
Ces trois planètes ne seraient que la partie émergée de l’iceberg. “Nous nous attendons à trouver des dizaines ou des centaines de ces systèmes évolués de planètes en transit avec TESS, fournissant de nouveaux détails sur la façon dont les planètes interagissent entre elles, se gonflent et migrent autour des étoiles, y compris celles comme notre Soleil”, a déclaré Nick Saunders, étudiant diplômé de l’IfA et co-auteur de l’étude.
L’équipe espère que cette “archéologie planétaire” nous aidera à comprendre le passé, le présent et l’avenir des systèmes planétaires, nous rapprochant un peu plus de la réponse à la question : “Sommes-nous seuls ?”
Confirmation en profondeur sur Maunakea
Les planètes ont été découvertes pour la première fois dans les données d’images plein cadre de la mission TESS de la NASA prises en 2018 et 2019. Grunblatt et ses collaborateurs ont identifié les planètes candidates dans les données TESS, puis ont utilisé l’Observatoire W. M. Keck sur Maunakea pour confirmer l’existence des trois planètes.
“Les observations Keck de ces systèmes planétaires sont essentielles à la compréhension de leurs origines, contribuant à révéler le destin de systèmes solaires comme le nôtre”, a déclaré Daniel Huber, astronome de l’IfA et co-auteur de l’étude.
Les modèles actuels de la dynamique des planètes suggèrent que les planètes devraient se rapprocher en spirale de leur étoile hôte au fur et à mesure que celle-ci évolue, en particulier dans les derniers 10 % de la durée de vie de l’étoile. Ce processus réchauffe également les planètes, provoquant potentiellement le gonflement de leur atmosphère. Cependant, cette évolution stellaire entraîne également le rapprochement des planètes autour d’une étoile, ce qui augmente la probabilité que certaines d’entre elles entrent en collision, voire déstabilisent l’ensemble du système planétaire.
La grande variété de densités de planètes trouvées dans l’étude suggère que ces systèmes planétaires ont été façonnés par des interactions planète-planète chaotiques. Cela pourrait également avoir entraîné des taux de chauffage et des échelles de temps imprévisibles pour ces planètes, leur donnant le large éventail de densités que nous observons aujourd’hui.
L’avenir
Les observations futures de l’un des systèmes, TOI-4329, avec le satellite récemment mis en orbite. Télescope spatial James Webbpourraient révéler la présence d’eau ou de dioxyde de carbone dans l’atmosphère de la planète. Si ces molécules sont observées, les données fourniraient des contraintes sur l’endroit où ces planètes se sont formées et sur le type d’interactions qui ont dû se produire pour produire les orbites planétaires que nous voyons aujourd’hui.
La surveillance continue de ces systèmes à l’aide du télescope TESS de la NASA permettra de déterminer la vitesse à laquelle ces planètes entrent en spirale dans leur étoile hôte. Jusqu’à présent, aucun signal clair de désintégration orbitale n’a été observé dans aucun des systèmes, mais une base plus longue d’observations avec les missions étendues de TESS fournira des données beaucoup plus précises sur la vitesse de désintégration orbitale.des contraintes sur les planètes en spirale que celles qui sont actuellement possibles, révélant à quel point les systèmes planétaires sont affectés par l’évolution stellaire.
Référence : “TESS Giants Transiting Giants II : The hottest Jupiters orbiting evolved stars” par Samuel K. Grunblatt, Nicholas Saunders, Meng Sun, Ashley Chontos, Melinda Soares-Furtado, Nora Eisner, Filipe Pereira, Thaddeus Komacek, Daniel Huber, Karen Collins, Gavin Wang, Chris Stockdale, Samuel N. Quinn, Rene Tronsgaard, George Zhou, Grzegorz Nowak, Hans J. Deeg, David R. Ciardi, Andrew Boyle, Malena Rice, Fei Dai, Sarah Blunt, Judah Van Zandt, Corey Beard, Joseph M. Akana Murphy, Paul A. Dalba, Jack Lubin, Alex Polanski, Casey Lynn Brinkman, Andrew W. Howard, Lars A. Buchhave, Ruth Angus, George R. Ricker, Jon M. Jenkins, Bill Wohler, Robert F. Goeke, Alan M. Levine, Knicole D. Colon, Chelsea X. Huang, Michelle Kunimoto, Avi Shporer, David W. Latham, Sara Seager, Roland K. Vanderspek et Joshua N. Winn, accepté, Astronomical Journal.
arXiv:2201.04140
