La mission Gaia de l’ESA est notre vaisseau spatial d’observation des étoiles le plus précis. Il est occupé à cartographier les positions et les vitesses radiales d’un milliard d’étoiles dans la Voie lactée. Le but de la mission est de créer une carte représentative de la population stellaire de la galaxie avec une précision sans précédent. L’expédition a publié 3 ensembles de données depuis sa création, ce qui a entraîné de nombreuses découvertes.
Une équipe d’astronomes a maintenant trouvé une exoplanète avec l’aide de Gaia, une conséquence involontaire de l’ambitieuse mission.
La plupart des exoplanètes sont trouvées en utilisant la méthode du transit, dans laquelle une exoplanète passe devant son étoile et provoque une baisse de lumière. Mais cette méthode a ses limites, comme toute méthode. La méthode des transits est une observation indirecte d’une exoplanète. Tout ce que les observateurs voient, c’est le creux de la lumière des étoiles, pas la planète elle-même, et bien que le creux fournisse des informations importantes, ces informations sont limitées.
La rétroaction directe fournit plus d’informations mais est plus difficile. Nous obtenons seulement maintenant des télescopes suffisamment puissants pour observer directement les exoplanètes. Le puissant télescope spatial James Webb a directement imagé l’exoplanète HIP 65426 b en 2022. Grâce à JWST et aux puissants télescopes au sol qui sont en voie d’achèvement, les astronomes sont à un point où ils peuvent utiliser les observations directes et indirectes des exoplanètes afin d’apprendre plus à leur sujet, Au moins dans certains cas.
Dans cette nouvelle recherche, Jaya Les données ont joué un rôle central, aidées par les données de l’Agence spatiale européenne aujourd’hui disparue hipparque Mission, prédécesseur Gaia. Ces données ont indiqué aux astronomes où pointer Télescope Subaru sur le Mauna Kea, qui a fourni des observations directes et une confirmation de l’exoplanète lointaine.
L’équipe d’astronomes qui a découvert la planète a présenté ses découvertes dans un article de recherche paru dans la revue Science. L’article estImagerie directe et détection astronomique d’une planète géante gazeuse en orbite autour d’une étoile en accélération.L’auteur principal est Thayne Currie de l’Observatoire astronomique national du Japon et du centre de recherche Ames de la NASA.
« C’est une sorte de test pour le type de stratégie dont nous avons besoin pour pouvoir imager la Terre. »
Thain Currie, NASA, NAOJ
Les astronomes n’ont pu observer directement qu’une vingtaine d’exoplanètes, parmi plus de 5 000 exoplanètes confirmées. Les Vingt ont deux choses en commun : ils orbitent à une grande distance de leurs étoiles et ils sont beaucoup plus grands que Jupiter. Avec notre niveau technologique actuel, ce sont les seules exoplanètes que nous pouvons voir directement.
Les scientifiques aimeraient trouver et étudier davantage de ces planètes car elles sont si rares. Il n’y a rien de tel dans notre système solaire. Mais ils doivent savoir où chercher, et c’est là que cette nouvelle méthode entre en jeu. Les données de Gaia et Hipparcos ont révélé une étoile bancale alors qu’une planète massive tirait sur sa propre gravité. Cela nous amène à une distinction importante entre les observations directes et indirectes des exoplanètes.
Les observations indirectes telles que la méthode de transit connue sont bien mises en réseau. Ils scannent un grand nombre d’étoiles dans une partie du ciel à la fois, à la recherche de baisses fréquentes de la lumière des étoiles lorsque les planètes passent devant eux. Cela ne fonctionne que lorsque notre point de vue est correct. Nous devons regarder le système à travers le plan orbital des planètes ; Sinon, la planète ne passe pas devant son étoile de notre point de vue, et il n’y a pas de creux détectable dans la lumière des étoiles. D’autres méthodes indirectes ciblent un type d’étoile spécifique, les naines rouges de faible masse par exemple, et espèrent détecter certains transits.
Mais pour trouver les rares planètes qui sont plus massives que Jupiter et orbitent leurs étoiles à une telle distance – si grande que cela pourrait prendre des centaines d’années pour qu’un transit se produise – les astronomes ont besoin d’un moyen plus ciblé pour les trouver. Le lancement d’un vaste réseau n’est pas considéré comme efficace, et c’est là que Currie et ses collègues ont cherché une solution différente.
« Nous voulions une stratégie différente », a déclaré l’auteur principal Thane Corey.
Leurs efforts les ont amenés à développer une stratégie différente pour Catalogue des accélérateurs Hipparcos-Gaia (HGCA). Le HGCA est une collaboration entre les données Gaia et Hipparcos qui met en évidence les étoiles qui accélèrent astrométriquement. L’échelle d’indice pour les mouvements appropriés « … fournit un outil puissant pour mesurer les masses et les orbites des compagnons stellaires faibles et massifs des étoiles proches », selon l’introduction de l’indice.
Bien que le type de planète en question orbite autour de son étoile à une grande distance, sa masse est suffisamment grande pour tirer sur l’étoile, la faisant vaciller. Mesurer l’oscillation provoquée par une planète dans son étoile en fait partie Astrométrie.
Bien sûr, ces planètes n’étaient pas là dans la plaine de données pour que quiconque puisse les voir. Curie et ses collègues devaient encore les retrouver. Après avoir travaillé avec HGCA, ils ont trouvé ce qu’ils cherchaient. L’équipe a identifié un certain nombre de planètes candidates qui pourraient être des planètes massives qui attirent leurs étoiles à une grande distance.
Ensuite, ils se sont tournés vers le télescope Subaru de NAOJ. Le télescope a un grand miroir de 8 mètres. Mais peut-être plus important encore, il contient deux outils puissants : l’outil Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO) et l’outil Coronagraphic High-Resolution and Spectral Imaging (CHARIS). L’équipe a utilisé le télescope et les instruments en juillet et septembre 2020 et en mai et octobre 2021. Avec ces observations, l’équipe a trouvé ce qu’elle cherchait ; Une exoplanète géante sur une large orbite.
La nouvelle planète s’appelle HIP 99770 b, où HIP fait référence au catalogue de données d’Hipparchos. HIP 99770 b a une masse d’environ 14 à 16 fois celle de Jupiter et orbite autour d’une étoile deux fois plus massive que le Soleil. Son orbite est trois fois plus grande que celle de Jupiter autour du Soleil.
Les chercheurs sont ravis de trouver la première exoplanète sur leur chemin et espèrent que ce n’est que le début.
« Cela offre une nouvelle voie pour découvrir plus d’exoplanètes et les caractériser de manière plus complète que nous n’aurions pu le faire auparavant », a déclaré Currie.
La combinaison de mesures directes et indirectes est une approche globale de la science des exoplanètes qui ne fera que croître à l’avenir. La combinaison est efficace et logique. Chaque type de mesure apporte quelque chose de différent à notre compréhension d’une exoplanète.
Les mesures directes sont efficaces pour limiter la température et la composition d’une planète, et les mesures indirectes sont efficaces pour mesurer la masse et l’orbite d’une planète. Lorsque les astronomes combinent des mesures directes de la position d’une planète avec des mesures indirectes de sa masse et de son orbite, une image plus complète de la planète émerge.
Pour l’exoplanète HIP 99770 b, ce n’est que le début. Maintenant que les astronomes savent qu’ils existent, il y aura des observations de suivi pour approfondir notre compréhension d’eux. « La découverte de cette planète va engendrer des dizaines d’études de suivi », dit Currie.
Une fois éprouvée, cette méthode sera sans aucun doute améliorée et utilisée pour trouver d’autres planètes géantes. L’équipe a identifié un certain nombre d’étoiles candidates dans le catalogue Hipparchos-Gaia qui pourraient héberger des planètes géantes sur de larges orbites, et HIP 99770 a été l’une des premières étoiles qu’ils ont examinées. Cela augure bien pour le reste des candidats qu’ils ont extraits du catalogue.
« HIP 99770 b est une preuve de concept pour cette nouvelle stratégie de recherche de planètes imaginables qui s’améliorera beaucoup au cours des cinq prochaines années », a déclaré Curry.
La prochaine publication de données Gaia sera la quatrième. Ce serait l’ensemble de données le plus complet car il a une base de référence plus longue, environ 5,5 ans. Toutes ces données permettront de repérer plus facilement d’autres planètes géantes sur de larges orbites.
Les planètes géantes en orbite large sont des anomalies intéressantes qui pourraient éventuellement en dire long aux astronomes sur l’évolution et l’architecture du système solaire. Mais le but ultime de la recherche sur les exoplanètes est de trouver une autre planète similaire à la nôtre. L’approche globale développée par l’équipe pourrait éventuellement être utilisée dans la recherche de ce qu’on appelle la Terre 2.0. La planète semblable à la Terre sera beaucoup plus proche de son étoile, ce qui signifie qu’elle passera beaucoup de temps derrière ou devant l’étoile. Cela rend très difficile l’imagerie directe, bien que les transits puissent être détectés si la planète est en orbite au bon niveau depuis notre point de vue. Mais cette approche conjointe est très prometteuse.
« Il s’agit en quelque sorte d’un test pilote du type de stratégie dont nous avons besoin pour pouvoir imager la Terre. Cela montre qu’une méthode indirecte sensible à l’attraction gravitationnelle de la planète peut vous dire où regarder et exactement quand chercher une imagerie directe. Je pense donc que c’est vraiment excitant », a déclaré Thain.
