Le TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA a trouvé sa première planète de la taille de la Terre située dans la zone habitable de son étoile hôte. La découverte a été confirmée par le télescope spatial Spitzer. Cette planète est l'un des rares mondes de la taille de la Terre jamais trouvé dans une zone habitable.
La planète s'appelle TOI 700 d et elle est à environ 100 années-lumière de la Terre. Il orbite autour de TOI 700, une étoile M-naine fraîche (naine rouge) dans la constellation Dorado. Il s'agit d'une découverte clé pour TESS, car elle a été conçue pour dénicher des planètes de la taille de la Terre dans d'autres systèmes solaires.
Selon les conventions de dénomination astronomiques, TOI 700 d est la quatrième planète la plus éloignée de son étoile. Les lettres b et c sont les planètes les plus proches de l'étoile. (La lettre a est réservée à l'étoile et à tous ses compagnons.)
TESS trouve des planètes en surveillant de grandes étendues de ciel pendant 27 jours à la fois. Il détecte la baisse de la lumière des étoiles lorsqu'une exoplanète passe entre nous et l'étoile. Chaque fois qu'une planète passe devant son étoile, cela s'appelle un transit. Dans ce cas, TESS a attrapé les trois planètes du système TOI 700 transitant plusieurs fois.
Le nouveau système et sa planète sont relativement proches en termes astronomiques. Cette proximité est un élément clé de la mission de TESS: non seulement elle est conçue pour trouver des planètes de la taille de la Terre, mais aussi pour permettre à d’autres télescopes de faire des observations de suivi. C'est d'autant plus difficile que l'exoplanète est éloignée.
"TESS a été conçu et lancé spécifiquement pour trouver des planètes de la taille de la Terre en orbite autour d'étoiles proches", a déclaré Paul Hertz, directeur de la division d'astrophysique au siège de la NASA à Washington. «Les planètes autour d'étoiles proches sont plus faciles à suivre avec des télescopes plus grands dans l'espace et sur Terre. Découvrir TOI 700 d est une découverte scientifique clé pour TESS. Confirmer la taille de la planète et le statut de la zone habitable avec Spitzer est une autre victoire pour Spitzer à l'approche de la fin des opérations scientifiques en janvier. "
L'étoile hôte est une petite étoile fraîche naine M (naine rouge) d'environ 40% de la masse du Soleil. Les andains étudiés par TESS sont appelés secteurs, et TOI 700 est apparu dans plusieurs secteurs pendant la première année de fonctionnement de TESS. À l'origine, les astronomes ont mal identifié l'étoile comme plus similaire à notre Soleil. À son tour, les planètes semblaient plus grandes et plus chaudes. Finalement, l'erreur a été corrigée, et maintenant les astronomes peuvent voir que TOI 700 d est dans la zone habitable.
"Lorsque nous avons corrigé les paramètres de l'étoile, la taille de ses planètes a chuté, et nous avons réalisé que la plus externe était de la taille de la Terre et dans la zone habitable", a déclaré Emily Gilbert, l'une des chercheurs et étudiante diplômée de l'Université de Chicago.
Un problème avec les exoplanètes en orbite autour des étoiles naines rouges est le torchage. Les naines rouges ont une longue durée de vie, ce qui en fait des candidats intéressants pour le développement de la vie sur leurs planètes. Mais ils peuvent présenter un torchage important, doublant parfois leur production d'énergie en quelques minutes, ce qui suscite beaucoup de débats en ce qui concerne l'habitabilité potentielle de leurs planètes. Mais selon Gilbert, le TOI 700 d ne présente pas d'activité de torchage.
"En outre, en 11 mois de données, nous n'avons vu aucune fusée éclairante de l'étoile, ce qui améliore les chances que le TOI 700 d est habitable et facilite la modélisation de ses conditions atmosphériques et de surface", a déclaré Gilbert.
Un autre problème avec les exoplanètes en orbite autour des étoiles naines rouges est le verrouillage des marées. Parce que les naines rouges produisent beaucoup moins d'énergie qu'une étoile comme notre Soleil, les planètes doivent être très proches d'eux pour être dans la zone habitable. Mais cette proximité conduit à un blocage des marées, ce qui pourrait diminuer les chances d'habitabilité. Selon l'équipe derrière ce travail, qui l'a présenté lors de la réunion annuelle de l'American Astronomical, ces planètes sont très certainement verrouillées par la marée.
La planète la plus intérieure, TOI 700 b, a à peu près la même taille que la Terre et orbite tous les 10 jours. La planète moyenne, 700 c, est 2,6 fois plus grande que la Terre et termine une orbite tous les 16 jours. 700 c est probablement un monde dominé par le gaz. 700 d est environ 20% plus grand que la Terre et complète une orbite en 37 jours.
En raison de l'importance de cette découverte - le premier monde de la taille de la Terre dans la zone habitable - les scientifiques voulaient en être certains. En raison de ce besoin de certitude, une équipe de scientifiques dirigée par Joseph Rodriguez, du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, a demandé des observations de suivi auprès de Spitzer pour confirmer TOI 700 d.
Ce n'est pas la première fois que le télescope spatial Spitzer de la NASA est appelé à confirmer la découverte d'une exoplanète, et Spitzer la cloue.
«Spitzer a vu le TOI 700 d transiter exactement au moment où nous nous y attendions.»
Joseph Rodriguez, Harvard et SMithsonian Center for Astrophysics
"Compte tenu de l'impact de cette découverte - qu'il s'agit de la première planète de la taille de la Terre de la zone habitable de TESS - nous voulions vraiment que notre compréhension de ce système soit aussi concrète que possible", a déclaré Rodriguez. «Spitzer a vu le TOI 700 d transiter exactement au moment où nous nous y attendions. C'est un excellent ajout à l'héritage d'une mission qui a permis de confirmer deux des planètes TRAPPIST-1 et d'en identifier cinq autres. »
Spitzer a fortement confirmé ce que TESS a trouvé. Il a confirmé que le transit était en fait une planète, et non une étoile compagnon plus petite et plus sombre. Spitzer a également affiné la confiance dans les mesures TESS. Dans un communiqué de presse, la NASA indique que Spitzer "a affiné ses mesures de sa période orbitale <TOI 700 d’s> de 56% et de sa taille de 38%". D'autres observations de suivi par un petit télescope au sol de 1 mètre ont fourni une confirmation supplémentaire de la découverte.
Mais même avec toutes ces observations, les astronomes en sont encore aux premiers stades de l'étude de cette planète et de son système. Grâce à sa proximité, les astronomes pourront utiliser des télescopes au sol pour étudier plus précisément la masse de 700 et confirmer, espérons-le, la nature terrestre ou gazeuse des trois exoplanètes du système.
À plus long terme, les futurs télescopes, qu'ils soient terrestres ou spatiaux, devraient pouvoir étudier les planètes de manière plus approfondie, peut-être même déterminer leur composition atmosphérique. Mais c'est à l'avenir. Pour l'instant, les informations dont disposent les astronomes sont précieuses: elles peuvent être utilisées pour modéliser les planètes et faire des prédictions.
Les chercheurs du Goddard Space Flight Center de la NASA ont déjà créé 20 modèles d'environnements potentiels de 700, pour voir quels types de conditions de pression et de température pourraient conduire à l'habitabilité. Mais quoi qu'ils modélisent et quelles que soient les futures observations de suivi qui découvriront environ 700 jours, cela sera probablement très différent de la Terre. Un monde verrouillé par la marée aurait des conditions météorologiques et climatiques très différentes.
"C'est excitant parce que peu importe ce que nous découvrons sur la planète, cela va être complètement différent de ce que nous avons ici sur Terre."
Gabrielle Engelmann-Suissa, assistante de recherche, chef d'équipe de modélisation.
Les modèles servent un objectif important dans la compréhension d'exoplanètes comme TOI 700 d. En modélisant l'atmosphère de la planète, les astronomes peuvent prédire à quoi ressembleraient les spectres atmosphériques. Ces modèles peuvent être comparés aux spectres réels lorsque nous les obtenons, pour donner aux astronomes une sorte de point de départ pour mieux comprendre l'exoplanète.
"Un jour, lorsque nous aurons des spectres réels de TOI 700 d, nous pouvons revenir en arrière, les faire correspondre au spectre simulé le plus proche, puis les faire correspondre à un modèle", a déclaré Gabrielle Engelmann-Suissa, assistante de recherche chez Goddard qui dirigeait l'équipe de modélisation. . "C'est excitant parce que peu importe ce que nous découvrons sur la planète, cela va être complètement différent de ce que nous avons ici sur Terre."
L'équipe de modélisation a produit 20 modèles différents pour 700 j. Dans une simulation, l'exoplanète avait une atmosphère dense, dominée par le dioxyde de carbone, semblable à un jeune Mars. Dans ce modèle, le côté tourné vers les étoiles avait une couche profonde de nuages. Dans un autre modèle, la planète est une version terrestre de la Terre, sans nuages et avec des vents qui s'échappent du côté nuit de la planète, convergeant du côté des étoiles.
TESS est à mi-chemin de sa mission de deux ans pour trouver des exoplanètes. Les astronomes s'attendent à ce que TESS trouve 10 000 planètes, et ils estiment qu'environ 10 de ces mondes pourraient ressembler à la Terre dans les zones habitables d'étoiles comme notre Soleil. TESS est dirigé et exploité par le MIT et géré par le Goddard Space Flight Center de la NASA.
Plus:
- Communiqué de presse: La NASA Planet Hunter trouve son premier monde de zone habitable de la taille de la Terre
- NASA: TESS, le satellite de sondage sur les exoplanètes en transit
- Space Magazine: Maintenant que TESS est opérationnel, les astronomes estiment qu'il trouvera 14 000 planètes. 10 pourraient être des mondes terrestres dans une zone habitable d'une étoile semblable à une étoile solaire
