Cette vue d’artiste montre le système planétaire Nu2 Lupi, récemment exploré par l’observateur d’exoplanètes CHEOPS de l’ESA. Crédit : © ESA
Les exoplanète chasseur de satellites CHEOPS de l’Agence spatiale européenne (ESA), à laquelle l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) participe avec d’autres institutions européennes, a détecté de manière inattendue une troisième planète passant devant son étoile alors qu’il explorait deux déjà connus planètes autour d’une même étoile. Ce transit, selon les chercheurs, révélera des détails passionnants sur une planète étrange « sans équivalent connu ».
La découverte est l’un des premiers résultats de CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) et la première fois qu’une exoplanète a été vue avec une période supérieure à 100 jours en transitant par une étoile suffisamment brillante pour être vue à l’œil nu. La découverte a été publiée dans la revue Astronomie de la nature.
Cette étoile brillante semblable au soleil, appelée Nu2 Lupi, se trouve à un peu plus de 50 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Lupus. En 2019, HARPES (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) de l’Observatoire européen austral (CETTE) au Chili ont découvert trois exoplanètes dans ce système (appelées b, c et d) avec des masses comprises entre celles de la Terre et Neptune, et avec des périodes orbitales de 11,6, 27,6 et 107,6 jours respectivement. Après, Nasa‘s ESSAI satellite, conçu pour détecter les planètes en transit, a découvert que les deux planètes intérieures, b et c, transitent par Nu2 Lupi, ce qui en fait l’une des trois seules étoiles à l’œil nu qui ont plus d’une planète en transit.
Cette infographie révèle les détails du système planétaire Nu2 Lupi, qui a été récemment exploré par l’observateur d’exoplanètes de l’ESA Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite). Crédit : ESA, Données : L. Delrez et al (2021)
« Les systèmes en transit tels que Nu2 Lupi sont d’une grande importance dans notre compréhension de la façon dont les planètes se forment et évoluent, car nous pouvons comparer plusieurs planètes autour d’une même étoile brillante en détail », explique Laetitia Delrez, chercheuse à l’Université de Liège (Belgique) et premier auteur de l’article.
“Notre idée était de poursuivre les études précédentes de Nu2 Lupi et d’observer les planètes b et c passer devant Nu2 Lupi avec CHEOPS, mais lors d’un transit de la planète c nous avons été étonnés de voir un transit inattendu de la planète d, ce qui est plus loin. au sein du système », ajoute-t-elle.
Les transits de planètes donnent une occasion précieuse d’étudier leurs atmosphères, leurs orbites, leurs tailles et leurs compositions. Une planète en transit bloque une proportion infime mais détectable de la lumière de son étoile lorsqu’elle passe devant elle, et c’est cette minuscule goutte de lumière qui a conduit les chercheurs à leur découverte. Parce que les exoplanètes avec de longues périodes orbitent loin de leurs étoiles, la possibilité de détecter une planète pendant le transit est en effet très faible, ce qui fait de la découverte avec CHEOPS une véritable surprise.
En utilisant les techniques de haute précision de CHEOPS, la planète d s’est avérée avoir environ 2,5 fois le rayon de la Terre, et sa période orbitale autour de son étoile d’un peu plus de 107 jours a été confirmée. De plus, en utilisant les observations d’archives des télescopes terrestres, sa masse pourrait être estimée à 8,8 fois celle de la Terre.
“La quantité de rayonnement de l’étoile qui tombe sur la planète d est assez faible par rapport à de nombreuses autres exoplanètes connues. Si c’était dans notre propre système solaire, Nu2 Lupi d orbiterait entre Mercure et Vénus», déclare Mahmoudreza Oshagh, chercheur postdoctoral principal à l’IAC et co-auteur de l’article. « Combiné à sa brillante étoile mère, sa longue période orbitale et sa situation idéale pour le suivi, cela signifie que la planète d est très excitante : c’est un objet exceptionnel, sans équivalent connu, et ce sera certainement un objet fondamental pour études futures.
La majorité des exoplanètes en transit de longue durée découvertes jusqu’à présent sont des étoiles en orbite qui sont trop faibles pour permettre des observations de suivi détaillées, ce qui signifie que nous en savons peu sur leurs propriétés. Nu2 Lupi est cependant suffisamment brillant pour être un objet attrayant pour d’autres télescopes spatiaux puissants tels que la NASA/ESA Le télescope spatial Hubble, l’avenir Télescope spatial James Webb, ainsi que d’importants observatoires au sol. « Compte tenu de ses propriétés générales et de son orbite, la planète d sera un objectif exceptionnellement favorable pour étudier une exoplanète à température atmosphérique modérée autour d’une étoile similaire au Soleil », ajoute Laetitia Delrez.
En combinant les nouvelles données de CHEOPS avec les données d’archives d’autres observatoires, les chercheurs ont découvert que la planète b est principalement rocheuse, tandis que les planètes c et d semblent avoir de grandes quantités d’eau entourées d’hydrogène et d’hélium. En effet, les planètes c et d contiennent beaucoup plus d’eau que la Terre, un quart de la masse de chacune d’elles est de l’eau, contre moins de 0,1% sur Terre. Mais cette eau n’est pas liquide, c’est de la glace à haute pression, ou de la vapeur d’eau à haute température.
“Bien qu’aucune de ces planètes ne soit habitable, leur diversité rend le système très excitant et une grande perspective d’avenir pour montrer comment ces corps se sont formés et comment ils ont changé avec le temps”, explique Enric Pallé, chercheur à l’IAC et co-auteur de l’article. « Nous pouvons également rechercher des anneaux ou des lunes dans le système Nu2 Lupi, car l’extrême précision et la stabilité de CHEOPS pourraient nous permettre de détecter des corps proches de la taille de Mars. “
CHEOPS est conçu pour recueillir des données de haute précision sur les étoiles individuelles connues pour abriter des planètes, plutôt que pour faire une étude plus générale des exoplanètes possibles autour de nombreuses étoiles. Cette approche et cette précision s’avèrent exceptionnellement utiles pour comprendre les systèmes planétaires autour des étoiles qui nous entourent.
« Ces résultats passionnants montrent, une fois de plus, le potentiel majeur de ce satellite », déclare Enric Pallé. CHEOPS nous permettra non seulement de mieux comprendre les exoplanètes connues, mais comme le montrent ce résultat et d’autres dans la phase initiale de la mission, il nous permettra d’en découvrir de nouvelles et de révéler leurs secrets.
En savoir plus sur cette recherche :
Reference: “Transit detection of the long-period volatile-rich super-Earth ν2 Lupi d with CHEOPS” by Laetitia Delrez, David Ehrenreich, Yann Alibert, Andrea Bonfanti, Luca Borsato, Luca Fossati, Matthew J. Hooton, Sergio Hoyer, Francisco J. Pozuelos, Sébastien Salmon, Sophia Sulis, Thomas G. Wilson, Vardan Adibekyan, Vincent Bourrier, Alexis Brandeker, Sébastien Charnoz, Adrien Deline, Pascal Guterman, Jonas Haldemann, Nathan Hara, Mahmoudreza Oshagh, Sergio G. Sousa, Valérie Van Grootel, Roi Alonso, Guillem Anglada-Escudé, Tamás Bárczy, David Barrado, Susana C. C. Barros, Wolfgang Baumjohann, Mathias Beck, Anja Bekkelien, Willy Benz, Nicolas Billot, Xavier Bonfils, Christopher Broeg, Juan Cabrera, Andrew Collier Cameron, Melvyn B. Davies, Magali Deleuil, Jean-Baptiste Delisle, Olivier D. S. Demangeon, Brice-Olivier Demory, Anders Erikson, Andrea Fortier, Malcolm Fridlund, David Futyan, Davide Gandolfi, Antonio Garcia Muñoz, Michaël Gillon, Manuel Guedel, Kevin Heng, László Kiss, Jacques Laskar, Alain Lecavelier des Etangs, Monika Lendl, Christophe Lovis, Pierre F. L. Maxted, Valerio Nascimbeni, Göran Olofsson, Hugh P. Osborn, Isabella Pagano, Enric Pallé, Giampaolo Piotto, Don Pollacco, Didier Queloz, Heike Rauer, Roberto Ragazzoni, Ignasi Ribas, Nuno C. Santos, Gaetano Scandariato, Damien Ségransan, Attila E. Simon, Alexis M. S. Smith, Manfred Steller, Gyula M. Szabó, Nicolas Thomas, Stéphane Udry and Nicholas A. Walton, 28 June 2021, Astronomie de la nature.
DOI : 10.1038 / s41550-021-01381-5
