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Cette planète géante est en train de tomber sur son étoile

Une nouvelle planète, TOI-2109b, a été découverte orbitant autour d’une étoile située à environ 855 années lumières de nous. L’orbite de cette planète est si courte qu’elle fait le tour de son étoile en seulement 16 heures. Les scientifiques s’attendent à ce qu’elle tombe dans son étoile d’ici quelques millions d’années.

Le 13 mai 2020, le télescope spatial Tess (Satellite de recensement des exoplanètes en transit) a commencé à observer en direction de TOI-2109, une étoile aussi massive qu’une fois et demie notre Soleil et située à 264 parsecs (environ 855 années lumières) de notre Système solaire. Pendant près d’un mois, le télescope spatial a recueilli des mesures de luminosité de l’étoile qui ont ensuite été analysées par les équipes scientifiques du Tess.

La méthode des transits pour détecter des exoplanètes
En utilisant la méthode des transits, il est possible de déterminer la présence d’un objet orbitant autour d’une étoile en étudiant les variations de luminosité de cette dernière : lorsqu’un objet passe entre l’observateur et l’étoile, la luminosité mesurée de l’étoile baisse légèrement. C’est ce phénomène que les scientifiques du Tess ont observé, les motivant à en informer la communauté astronomique pour permettre finalement, grâce à de plus amples observations réalisées par des télescopes au sol, de confirmer la présence d’une planète orbitant autour de TOI-2109.

En mesurant la fréquence à laquelle varie la luminosité mesurée par le télescope, les scientifiques ont pu déduire la période de révolution (durée que met un astre à réaliser un tour complet autour du centre de son orbite) de cette planète, et ont été surpris de leur découverte : en seulement 16 heures, elle accomplirait un tour complet autour de son étoile.

Un « Jupiter ultra-chaud » voué à tomber dans son étoile
En s’aidant de mesures réalisées sur diverses longueurs d’ondes optique et infrarouge, l’équipe de chercheurs a pu déduire la masse et la taille de TOI-2109b, cinq fois plus massive et 35 % plus grande que Jupiter. Elle orbiterait de plus à une distance extrêmement faible de son étoile, d’environ 2,5 millions de kilomètres (à titre de comparaison, Mercure, la planète du Système solaire la plus proche du Soleil, en est éloignée de presque 60 millions de kilomètres) : c’est l’orbite la plus courte de toutes les géantes gazeuses jamais observées à ce jour.

En raison de son orbite extrêmement serrée, et comme pour la majorité des cas de « Jupiter chauds » connus, la planète est en rotation synchrone avec son étoile : elle lui présente toujours la même face, créant ainsi un perpétuel côté jour, et un perpétuel côté nuit. D’après les scientifiques, à une distance aussi faible de son étoile, la température de surface du côté jour de cette exoplanète est estimée à 3.500 °C, soit presque aussi chaud qu’une petite étoile, faisant de cette planète la deuxième plus chaude jamais détectée. Elle est alors classifiée en tant que « Jupiter ultra-chaud », en comparaison avec les « Jupiter chauds », généralement plus éloignés de leur étoile et par conséquent plus froids.

L’orbite, extrêmement courte de TOI-2109b, amène les scientifiques à penser qu’elle serait vouée à tomber dans son étoile, d’ici quelques millions d’années. D’après Ian Wong, auteur principal de l’étude, « dans un an ou deux, si nous avons de la chance, nous serons peut-être en mesure de détecter comment la planète se rapproche de son étoile ».

Les chercheurs espèrent pouvoir observer TOI-2109b dans un avenir proche avec des outils plus performants, notamment grâce aux télescopes spatiaux Hubble et James-Webb, afin d’éclairer les conditions que subissent les « Jupiter chauds » lorsqu’ils tombent dans leur étoile. De plus amples observations pourraient, de plus, permettre de comprendre comment une planète aussi massive que TOI-2109b peut atteindre une orbite aussi courte, phénomène qui n’est pas observé dans notre Système solaire.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/espace-cette-planete-geante-train-tomber-son-etoile-95083/

Deux exoplanètes sur des orbites perpendiculaires autour de la même étoile

Grâce à une nouvelle technique, une équipe d’astronomes a montré que deux planètes en orbite autour de l’étoile HD 3167 se trouvent sur des orbites perpendiculaires, celle de la planète interne étant proche du plan équatorial stellaire tandis que l’autre est sur une orbite quasi polaire. Ce résultat suggère qu’un compagnon massif reste à découvrir plus en extérieur.

Plus de 3.000 systèmes planétaires, abritant plus de 4.500 exoplanètes, sont connus à ce jour, avec des architectures très diverses : planètes plus ou moins grosses, plus ou moins proches de leur étoile, orbites plus ou moins alignées… Ces différents éléments, notamment l’alignement ou non des orbites planétaires avec l’équateur de leur étoile mais aussi entre elles au sein d’un système, peuvent être utilisés pour distinguer les scénarios d’évolution d’une étoile et de ses planètes.

Dans les scénarios de formation planétaire les plus courants, les planètes d’un système multiplanétaire se forment à l’intérieur d’un disque de gaz et de poussières. Après la dissipation du disque, les planètes devraient alors tourner autour de leur étoile dans le même plan orbital, perpendiculaire à l’axe de rotation de l’étoile. Cependant, différents mécanismes peuvent perturber ces plans orbitaux et mener les planètes sur des orbites mutuellement inclinées, par exemple des rencontres gravitationnelles entre différents corps ou la présence de compagnons extérieurs massifs dans le système.

Un système atypique…
L’étoile HD 3167, une naine orange (type spectral K0, 87 % du rayon et de la masse du Soleil) de magnitude visuelle 9 (visible aux jumelles dans la constellation des Poissons) située à environ 150 années-lumière de nous, était déjà connue pour héberger trois planètes. La super-Terre HD 3167 b (1,7 fois le rayon de la Terre et 5 fois sa masse) fait le tour de l’étoile en seulement 23 heures. Les mini-Neptune HD 3167 c (3 fois le rayon de la Terre et 10 fois sa masse) et HD 3167 d (au moins 7 masses terrestres) ont pour leur part des périodes orbitales de respectivement 29,84 et 8,51 jours, avec donc la planète d qui orbite entre les deux autres.

Étonnamment, HD 3167 b et c transitent devant l’étoile, mais pas HD 3167 d. Par ailleurs, la planète c était déjà connue pour se trouver sur une orbite polaire, très inclinée par rapport à l’axe de rotation de l’étoile. Son orbite est probablement presque coplanaire avec celle de HD 3167 d, bien qu’avec une inclinaison mutuelle probablement comprise entre 2,3 et 21°. Ces éléments indiquaient ainsi déjà une histoire dynamique compliquée pour le système.

Vincent Bourrier, professeur assistant au département d’astronomie de l’Université de Genève, et ses collègues ont voulu en avoir plus, notamment sur l’orientation relative des orbites des deux planètes qui transitent. Ils ont ainsi cherché à mesurer l’orientation du plan orbital de HD 3167 b.

…qui cache un compagnon massif ?
Dans leur nouvelle étude, les chercheurs expliquent qu’ils ont utilisé le télescope spatial Cheops pour affiner les éphémérides de transit de HD 3167 b et le spectrographe Espresso pour mesurer l’alignement entre son orbite et la rotation de l’étoile. Grâce à une nouvelle technique baptisée technique de l’effet Rossiter-McLaughlin « Révolutions », ils ont ainsi déterminé que HD 3167 b est parfaitement alignée avec l’étoile et que son plan orbital est donc perpendiculaire à celui de HD 3167 c !

Ces nouveaux résultats semblent confirmer la prédiction, faite en 2019, qu’un quatrième corps serait présent autour de HD 3167. Selon cette hypothèse, HD 3167 b serait restée dans le plan dans lequel elle s’est formée en raison de la proximité de son étoile, tandis que les deux mini-Neptunes, plus lointaines, ont pu se libérer de leur étoile, mais sont finalement tombées sous l’influence de ce quatrième corps, qui aurait progressivement désaligné leurs orbites. Ces résultats montrent également que les exoplanètes sur des orbites perpendiculaires, résultant d’interactions gravitationnelles avec des compagnons extérieurs, pourraient être un phénomène plus courant qu’on ne le pensait auparavant.

Pour affiner les propriétés des planètes et confirmer l’existence de ce compagnon, des observations de suivi du système par vélocimétrie, transits et imagerie directe seront nécessaires. La recherche du compagnon va se faire principalement par un suivi en vitesses radiales, voire des observations astrométriques avec Gaia. En attendant, cette étude a fourni la première détection claire de l’effet Rossiter-McLaughlin pour une planète dont le diamètre est moins du double de celui de la Terre, ce qui est prometteur pour révéler l’architecture orbitale de systèmes abritant de petites exoplanètes.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-deux-exoplanetes-orbites-perpendiculaires-autour-meme-etoile-94512/