Des astronomes font une découverte rare d'exoplanètes et un pas de géant dans la détection de corps semblables à la Terre

Les découvertes incluent une planète dont le rayon et la masse sont compris entre ceux de la Terre et de Neptune, avec une orbite potentielle autour de son étoile hôte de 146 jours. Le système stellaire contient également un grand compagnon externe, 100 fois la masse de Jupiter.

Il s’agit d’une découverte rare, les exoplanètes plus petites et plus légères que Neptune et Uranus étant notoirement difficiles à détecter, seules quelques-unes ayant été identifiées à ce jour. Ces systèmes rares sont particulièrement intéressants pour mieux comprendre la formation et l’évolution planétaires ; on pense qu’ils constituent une étape clé pour la détection de planètes semblables à la Terre autour des étoiles.

Le nouveau système planétaire est découvert autour de l'étoile HD88986. Cette étoile a une température similaire à celle du Soleil avec un rayon légèrement plus grand et est suffisamment brillante pour être vue par des observateurs attentifs sur les sites de ciel sombre du Royaume-Uni, tels que le parc national Bannau Brycheiniog (Brecon Beacons).

Cette étude, publiée dans la revue Astronomie et Astrophysique, est dirigé par Neda Heidari, postdoctorante iranienne à l'Institut d'astrophysique de Paris (IAP). Au Royaume-Uni, Thomas Wilson, chercheur principal à l'Université de Warwick, a codirigé l'analyse des données satellitaires, notamment la recherche de nouvelles planètes. L'équipe comprend également des chercheurs de 29 autres instituts de neuf pays, dont la Suisse, le Chili et les États-Unis.

Une exoplanète froide semblable à Neptune

Le système planétaire comprend une planète froide plus petite que Neptune, appelée sous-Neptune, HD88986b. Cette planète a la période orbitale la plus longue (146 jours) parmi les exoplanètes connues plus petites que Neptune ou Uranus avec des mesures de masse précises.

Neda Heidari, IAP, a expliqué : « La plupart des planètes que nous avons découvertes et mesurées pour leur masse et leur rayon ont des orbites courtes, généralement inférieures à 40 jours. Pour fournir une comparaison avec notre système solaire, même Mercure, la planète la plus proche du Le Soleil met 88 jours pour terminer son orbite. Ce manque de détection des planètes ayant des orbites plus longues soulève des défis dans la compréhension de la formation et de l'évolution des planètes dans d'autres systèmes et même dans notre système solaire. HD88986b, avec sa période orbitale de 146 jours, a potentiellement la plus longue orbite connue parmi la population de petites planètes avec des mesures précises.”

HD88986b a été détecté à l'aide du SOPHIE, un spectrographe de haute précision (une machine qui analyse les longueurs d'onde de la lumière des exoplanètes) à l'Observatoire de Haute-Provence, en France. SOPHIE détecte et caractérise les exoplanètes grâce à la « méthode des vitesses radiales » ; mesurer les minuscules variations de mouvement de l’étoile induites par les planètes en orbite autour d’elle.

Ces observations ont révélé la planète et ont permis à l'équipe d'estimer sa masse à environ 17 fois celle de la Terre.

Des observations complémentaires obtenues avec le télescope spatial Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA et le télescope spatial de l'Agence spatiale européenne (ESA) caractérisant ExOPlanet Satellite (CHEOPS) indiquent que la planète « transite » probablement devant son étoile hôte. Cela se produit lorsque son orbite passe sur la ligne de visée entre la Terre et l'étoile, occultant partiellement l'étoile, provoquant une diminution de sa luminosité qui peut être observée et quantifiée.

Ces observations par les deux satellites ont permis à l’équipe d’estimer directement le diamètre de la planète à environ deux fois celui de la Terre. Les résultats de l'étude s'appuient sur plus de 25 ans d'observations, comprenant également des données du satellite Gaia de l'ESA et du télescope Keck à Hawaï.

De plus, avec une température atmosphérique de seulement 190 degrés Celsius, HD88986b offre une opportunité rare pour étudier la composition des atmosphères dites « froides », car la plupart des atmosphères détectées pour les exoplanètes sont supérieures à 1 000 degrés Celsius.

En raison de la large orbite du sous-Neptune HD88986b (jusqu'à 60 % de la distance Terre-Soleil), HD88986b a probablement subi de rares interactions avec d'autres planètes pouvant exister dans le système planétaire, et une faible perte de masse due au fort rayonnement ultraviolet. rayonnement de l'étoile centrale. Il se pourrait donc qu’elle ait conservé sa composition chimique d’origine, permettant aux scientifiques d’explorer les scénarios possibles de formation et d’évolution de ce système planétaire.

Thomas Wilson, Département de physique de l'Université de Warwick, a déclaré : « HD88986b est essentiellement un Neptune réduit, entre les orbites de Mercure et de Vénus. Elle devient l'une des petites exoplanètes froides les mieux étudiées, ouvrant la voie à l'étude de son atmosphère pour comprendre la similitude avec notre propre planète Terre. Elle orbite également autour d'une étoile avec une température similaire à celle du Soleil, ce qui en fait un précurseur des planètes semblables à la Terre trouvées par le télescope spatial PLATO, dans lequel Warwick joue un rôle de premier plan.

Un deuxième compagnon extérieur

Les astronomes ont également révélé un deuxième compagnon extérieur autour de l’étoile centrale. Cette exoplanète est particulièrement massive (plus de 100 fois la masse de Jupiter), et son orbite a une période de plusieurs dizaines d'années. Des observations supplémentaires sont nécessaires pour comprendre sa nature et mieux déterminer ses propriétés.

Thomas Wilson a ajouté : « Nous avons collecté des données à partir de télescopes pointant vers HD88986 pendant plus de 25 ans, ce qui en fait l'un des systèmes d'exoplanètes ayant fait l'objet d'études les plus longues. Cette richesse de données a révélé un deuxième compagnon extérieur plus massif que Jupiter qui aurait pu être important pour la formation de la planète semblable à Neptune, de la même manière que Jupiter dans notre propre système solaire.