Super-Earth Ross 508b survole la zone habitable des naines rouges

Figure 1 : Diagramme schématique du système planétaire nouvellement découvert autour de Ross 508. La zone verte représente la zone habitable (HZ) où l’eau liquide peut exister à la surface de la planète. L’orbite de la planète est représentée par une ligne bleue. Pour plus de la moitié de son orbite, la planète est estimée plus proche que HZ (ligne continue) et à l’intérieur de HZ (ligne pointillée) pour le reste de son orbite. Crédit : Centre d’astrobiologie

La première exoplanète a été découverte par Subaru Strategic Program à l’aide du spectrographe infrarouge IRD sur le télescope Subaru (IRD-SSP). Cette planète, Ross 508b, est une super-Terre d’environ quatre fois la masse de la Terre et située près de sa zone habitable. Une telle planète pourrait potentiellement contenir de l’eau à sa surface et sera une cible de choix pour les futures observations visant à vérifier la possibilité de vie autour d’étoiles de faible masse.

La recherche sur les exoplanètes, qui a fait de grands progrès ces dernières années depuis la découverte d’une planète géante en orbite autour d’une étoile similaire à notre soleil, se concentre désormais sur les naines rouges, qui ont une masse inférieure à notre soleil. Les naines rouges, qui constituent les trois quarts des étoiles de notre galaxie et se trouvent en grand nombre près de notre système solaire, sont d’excellentes cibles pour trouver des exoplanètes dans notre voisinage. La découverte de telles exoplanètes proches, avec des observations détaillées de leurs atmosphères et de leurs couches superficielles, nous permettra de discuter de la présence ou de l’absence de vie dans des environnements très différents de ceux de notre système solaire.

Cependant, les naines rouges sont très sombres en lumière visible en raison de leur faible température de surface inférieure à 4 000 degrés. Les recherches planétaires précédentes avec des spectromètres à lumière visible n’ont détecté que quelques planètes autour de naines rouges très proches, telles que Proxima Centauri b. En particulier, les naines rouges avec des températures de surface inférieures à 3 000 degrés (naines rouges de type tardif) n’ont pas systématiquement recherché des planètes. La méthode de transit, qui détecte les changements de luminosité stellaire lorsqu’une planète passe devant une étoile, ne nécessite pas autant de photons que la méthode spectroscopique Doppler. La recherche de planètes autour de naines rouges à l’aide de la méthode de transit a donc progressé ces dernières années. La recherche de planètes en transit avec TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) peut détecter des planètes telluriques autour de naines rouges relativement massives (premières naines rouges).

Bien que les naines rouges soient des cibles importantes pour l’étude de la vie dans l’Univers, elles sont difficiles à observer car elles sont trop sombres en lumière visible. Pour résoudre les problèmes liés aux observations spectroscopiques des naines rouges, une recherche planétaire utilisant un spectrographe de haute précision dans l’infrarouge était attendue depuis longtemps, où les naines rouges sont relativement brillantes. Par exemple, la luminosité du soleil, vue à 30 années-lumière, est de cinq magnitudes en lumière visible et de trois magnitudes en lumière infrarouge. D’autre part, les naines rouges de type tardif les plus brillantes sont très faibles en lumière visible à la magnitude 19, mais relativement brillantes dans l’infrarouge à la magnitude 11.

Le Centre d’Astrobiologie au Japon a développé avec succès l’IRD (InfraRed Doppler instrument), le premier spectrographe infrarouge de haute précision au monde pour les télescopes de la classe 8 mètres. L’IRD, monté sur le télescope Subaru, peut détecter d’infimes fluctuations de la vitesse d’une étoile, à peu près la vitesse d’une personne qui marche.

La méthode des transits ne peut détecter que les planètes dont les orbites se trouvent le long de la ligne de visée, tandis que la méthode Doppler peut détecter les planètes quelle que soit leur orientation par rapport au plan céleste. C’est aussi une méthode importante car elle permet de déterminer la “masse” d’une planète.

Le programme stratégique IRD Subaru (IRD-SSP) pour la recherche de planètes autour de naines rouges de type tardif a débuté en 2019. Il s’agit de la première recherche systématique de planètes autour de naines rouges de type tardif et est un projet international impliquant une centaine d’acteurs nationaux et internationaux. des chercheurs. Au cours des deux premières années, des observations de dépistage ont été menées pour trouver des naines rouges “stables” avec de faibles niveaux de bruit, où même des planètes mineures peuvent être détectées. Les naines rouges ont une activité de surface élevée, comme les éruptions, et cette activité de surface peut provoquer des changements dans la ligne de visée de l’étoile même lorsqu’aucune planète n’existe. Par conséquent, seules les naines rouges stables à faible activité de surface sont des cibles dans la recherche de petites planètes semblables à la Terre.

Actuellement, le projet est dans la phase d’observation intensive d’environ 50 naines rouges prometteuses de type tardif qui ont été soigneusement sélectionnées lors du criblage.

Super-Earth Ross 508b survole la zone habitable des naines rouges

Figure 2 : Variation périodique de la vitesse en ligne de visée de l’étoile Ross 508 observée par l’IRD. Elle est enroulée autour de la période orbitale de la planète Ross 508b (10,77 jours). Le changement de vitesse de la ligne de visée de Ross 508 est inférieur à 4 mètres par seconde, ce qui indique que l’IRD a capté une très petite oscillation plus lentement qu’une personne en train de courir. La courbe rouge correspond le mieux aux observations, et l’écart par rapport à une courbe sinusoïdale indique que l’orbite de la planète est très probablement elliptique. Crédit : Harakawa et al. 2022

La première exoplanète découverte par l’IRD-SSP se trouve à environ 37 années-lumière de la Terre, en orbite autour d’une étoile naine rouge appelée Ross 508, qui représente un cinquième de la masse du Soleil. Il s’agit de la première exoplanète découverte grâce à une recherche systématique à l’aide d’un spectromètre infrarouge.

Pour confirmer que l’oscillation périodique de Ross 508 est bien due à une planète, l’équipe IRD-SSP a identifié plusieurs indicateurs d’activité stellaire qui pourraient produire un faux positif d’une planète (par exemple, des changements dans la luminosité stellaire et la forme des raies d’émission) et a montré que la période de ces indicateurs est nettement différente de la période planétaire observée. C’est une tâche plus difficile que d’utiliser la méthode Doppler pour confirmer les candidats planétaires précédemment signalés par la méthode des transits, mais c’est une méthode essentielle pour détecter les planètes non en transit.

Cette planète, Ross 508b, a une masse minimale d’environ quatre fois celle de la Terre. Sa distance moyenne à son étoile centrale est de 0,05 fois la distance Terre-Soleil, et elle se situe à la limite intérieure de sa zone habitable. Fait intéressant, la planète a probablement une orbite elliptique, auquel cas elle entrerait dans la zone habitable avec une période orbitale d’environ 11 jours (figures 1 et 2).

Les planètes de la zone habitable pourraient retenir de l’eau à leur surface et abriter la vie. Ross 508b sera une cible importante pour les futures observations afin de vérifier la possibilité d’habitabilité sur des planètes en orbite autour de naines rouges. Les observations spectroscopiques des molécules et des atomes dans l’atmosphère planétaire sont également importantes, tandis que les télescopes actuels ne peuvent pas imager directement la planète en raison de sa proximité avec l’étoile centrale. À l’avenir, ce sera l’un des objectifs de la recherche de la vie à travers des télescopes de classe 30 mètres.

Jusqu’à présent, seules trois planètes sont connues pour orbiter autour d’étoiles aussi brillantes, dont Proxima Centauri b. L’IRD-SSP devrait poursuivre la découverte de nouvelles planètes.

Ross 508b est la première détection réussie d’une super-Terre en utilisant uniquement la spectroscopie proche infrarouge. Avant cela, lors de la détection de planètes de faible masse telles que la super-Terre, les observations dans le proche infrarouge seules n’étaient pas assez précises, et la vérification par une ligne très précise Des mesures à vue en lumière visible étaient nécessaires. Cette étude montre que seul l’IRD-SSP peut détecter des planètes, et démontre clairement l’avantage de l’IRD-SSP dans sa capacité à rechercher avec une grande précision, même les naines rouges de type tardif qui sont trop faible pour être vu avec la lumière », a déclaré le Dr Hiroki Harakawa (NAOJ Subaru Telescope), l’auteur principal de l’étude.

“Cela fait 14 ans que le développement de l’IRD a commencé. Nous avons poursuivi notre développement et nos recherches dans l’espoir de trouver une planète exactement comme Ross 508b. Cette découverte a été rendue possible grâce aux hautes performances instrumentales de l’IRD, à l’inauguration du télescope Subaru et à le cadre stratégique d’observations qui a permis l’acquisition intensive et fréquente de données. Nous nous engageons à faire de nouvelles découvertes. déclare le professeur Bun’ei Sato (Tokyo Institute of Technology), chercheur principal de l’IRD-SSP.

Ces résultats sont apparus comme Harakawa et al. “Une super-Terre en orbite autour du bord intérieur de la zone habitable autour de la naine M4.5 Ross 508” dans Publications de la Société astronomique du Japon le 30 juin 2022.


Une exoplanète Super-Terre découverte en orbite autour d’une étoile proche


Plus d’information:
Hiroki Harakawa et al, Une super-Terre en orbite autour du bord intérieur de la zone habitable autour de la naine M4.5 Ross 508, Publications de la Société astronomique du Japon (2022). DOI : 10.1093/pash/psac044

Fourni par les instituts nationaux des sciences naturelles

Devis: Super-Earth Ross 508b survole la zone habitable des naines rouges (1er août 2022), extrait le 1er août 2022 de https://phys.org/news/2022-08-super-earth-ross-508b-skims- habitable .html

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