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Publié le 22 Août 2017

Vue d'artiste d'une exolune avec un système triple étoiles

Impression de l'artiste sur la vue d'une lune hypothétique autour d'une exoplanète en orbite autour d'un système triple étoile.

© NASA

Depuis son déploiement en mars 2009, la mission Kepler a détecté des milliers de candidates planètes extra-solaires. En fait, entre 2009 et 2012, il a détecté un total de 4 496 candidats et a confirmé l'existence de 2 337 exoplanètes. Même après que deux de ses roues de réaction aient échoué, l'engin spatial a toujours réussi à faire apparaître des planètes éloignées dans le cadre de sa mission K2, ce qui représente encore 521 candidats et en confirme 157.

Cependant, selon une nouvelle étude menée par une paire de recherches de l'Université de Columbia et d'un citoyen scientifique, Kepler a également trouvé des preuves d'une lune extra-solaire. Après avoir parcouru les données de centaines de transits détectés par la mission Kepler, les chercheurs ont trouvé un cas où une planète en transit avait des signes d'avoir un satellite.

Leur étude - qui a récemment été publiée en ligne sous le titre " HEK VI: On the Dearth of Galilean Analogs in Kepler and the Exomoon Candidate Kepler-1625b I " - a été animé par Alex Teachey, un étudiant diplômé de l'Université de Columbia et un chercheur diplômé avec La National Science Foundation (NSF). Il a été rejoint par David Kipping, un professeur adjoint d'astronomie à l'Université de Columbia et le chercheur principal du projet The Hunt for Exomoons Kepler (HEK), et Allan Schmitt, un citoyen scientifique.

 

Le satellite Kepler scrutant l'Espace

Vue d'artiste du vaisseau spatial Kepler de la Nasa

© NASA.

Pendant des années, le Dr Kipping a cherché dans la base de données Kepler la preuve de l'existence des exolunes, dans le cadre de la HEK. Ce n'est pas surprenant, compte tenu des types d'opportunités que les exolunes présentent pour la recherche scientifique. Dans notre système solaire, l'étude des satellites naturels a révélé des éléments importants sur les mécanismes qui entraînent la formation de la planète tôt et tard, et les lunes possèdent des caractéristiques géologiques intéressantes qui se retrouvent généralement sur d'autres corps.

C'est pour cette raison que l'extension de cette recherche à la chasse aux exoplanètes est considérée comme nécessaire. Déjà, les missions de chasse à l'exoplanète comme Kepler ont représenté une foule de planètes qui contestent les idées classiques sur la façon dont la planète et les types de planètes sont possibles. L'exemple le plus remarquable sont les géants du gaz qui ont été observées sur une orbite très proche de leurs étoiles (alias "Jupiters chaudes").

En tant que tel, l'étude des exomoons pourrait fournir des informations précieuses sur les types de satellites possibles, et si nos propres lunes sont ou non typiques. Comme l'a dit Teachey à Universe Today par courrier électronique:

"Exomoons pourrait nous en dire beaucoup sur la formation de notre système solaire et d'autres systèmes d'étoiles. Nous voyons des lunes dans notre système solaire, mais sont-ils communs ailleurs? Nous avons tendance à le penser, mais nous ne pouvons pas savoir avec certitude avant de les voir. Mais c'est une question importante parce que, si nous constatons qu'il n'y a pas beaucoup de lunes là-bas, cela suggère peut-être que quelque chose d'inhabituel se passait dans notre système solaire au début, et cela pourrait avoir des implications majeures pour la vie de la vie Terre. En d'autres termes, l'histoire de notre système solaire est-elle commune dans la galaxie, ou avons-nous une histoire d'origine très inhabituelle? Et qu'est-ce que cela dit à propos des chances de vie qui se produisent ici? Exomoons peut nous offrir des indices pour répondre à ces questions. "

Les quatre lunes océans de notre système solaire

Un montage de certaines des lunes potentiellement habitables dans notre système solaire. De haut en bas, de gauche à droite, notamment, Europe, Encelade, Titan et Cérès.

© NASA/JPL 

De plus, de nombreuses lunes dans le système solaire - y compris EuropaTitan - sont potentiellement habitables. Ceci est dû au fait que ces corps ont des approvisionnements réguliers de substances volatiles (comme l'azote, l'eau, le dioxyde de carbone, l'ammoniac, l'hydrogène, le méthane et le dioxyde de soufre) et possèdent des mécanismes de chauffage internes qui pourraient fournir l'énergie nécessaire pour alimenter les processus biologiques.

 

Ici aussi, l'étude des exolunes présente des possibilités intéressantes, telles qu'elles soient ou non habitables ou même terrestres. Pour ces raisons et d'autres, les astronomes veulent voir si les planètes qui ont été confirmées dans des systèmes étoiles éloignés ont des systèmes de lunes et de quelles conditions sont présentes sur elles. Mais, comme l'a indiqué Teachey, la recherche d'exolunes présente un certain nombre de défis par rapport à la chasse à l'exoplanète:

"Les lunes sont difficiles à trouver parce que 1) nous nous attendons à ce qu'elles soient assez petites la plupart du temps, ce qui signifie que le signal de transit sera assez faible pour commencer, et 2) chaque fois qu'une planète transite, la lune apparaîtra dans un autre endroit. Cela les rend plus difficiles à détecter dans les données, et la modélisation des événements de transit est beaucoup plus coûteuse en termes de calcul. Mais notre travail s'appuie sur le fait que les lunes apparaissent dans différents endroits en prenant le signal de temps moyen dans de nombreux événements de transit différents, et même dans de nombreux systèmes exoplanétaires différents. Si les lunes sont là, elles produiront en effet un signal de part et d'autre du transit planétaire au fil du temps. Ensuite, il s'agit de modéliser ce signal et de comprendre ce que cela signifie en termes de taille de lune et de taux d'occurrence. "

Pour trouver des signes d'exolunes, Teachey et ses collègues ont cherché dans la base de données de Kepler et analysé les transits de 284 candidates exoplanètes devant leurs étoiles respectives. Ces planètes variaient en taille, semblables à celle de Jupiter et ont orbité leurs étoiles à une distance comprise entre ~ 0,1 et 1,0 AU. Ils ont ensuite modelé la courbe de lumière des étoiles en utilisant les techniques de pliage de phase et d'empilement.

Vue d'artiste d'une exolune habitable.

La conception d'un artiste d'une exolune habitable.

© NASA

Ces techniques sont couramment utilisées par les astronomes qui surveillent les étoiles pour les creux dans la luminosité causés par les transits des planètes (c'est-à-dire la méthode de transit). Comme l'a expliqué Teachey, le processus est assez similaire:

"Fondamentalement, nous avons coupé les données de la série temporelle en morceaux égaux, chaque pièce ayant un transit de la planète au milieu. Et lorsque nous assemblons ces pièces ensemble, nous pouvons avoir une image plus claire de ce à quoi ressemble le transit ... Pour la recherche de la lune, nous faisons essentiellement la même chose, mais maintenant, nous examinons les données en dehors du transit planétaire principal. Une fois que nous avons empilé les données, nous prenons les valeurs moyennes de tous les points de données dans une certaine fenêtre de temps et, si une lune est présente, nous devrions voir une lumière des étoiles manquante là-bas, ce qui nous permet d'en déduire la présence.

Ce qu'ils ont trouvé était un candidat unique situé dans le système Kepler-1625, une étoile jaune située à environ 4 000 années-lumière de la Terre. Kepler-1625B désigné I, cette lune orbite la grande géante gazeuse situé dans la zone habitable de l'étoile, est de 5,9 à 11,67 fois la taille de la Terre et orbite son étoile avec une période de 287,4 jours. Cette candidate exolune, si cela devrait être confirmé, serait la première exolune jamais découverte.

Les résultats de l'équipe (qui attendent l'examen par les pairs) ont également démontré que de grandes lunes étaient une occurrence rare dans les régions intérieures des systèmes d'étoiles (dans 1 AU). Ce fut quelque chose de surprenant, bien que Teachey reconnaisse qu'il est conforme aux travaux théoriques récents. Selon ce que suggèrent certaines études récentes, de larges planètes comme Jupiter pourraient perdre leurs lunes lorsqu'elles migrent vers l'intérieur.

Si cela s'avère être le cas, alors ce que Teachey et ses collègues ont vu apparaître comme preuve de ce processus. Cela pourrait également être une indication que nos missions actuelles de chasse à l'exoplanète peuvent ne pas être à la hauteur de la détection d'exolunes. Au cours des années à venir, les missions des prochaines générations devraient fournir des analyses plus détaillées des étoiles éloignées et de leurs systèmes planétaires.

Transit d'une exoplanète et sa lune devant leur étoile hôte

La conception d'un artiste d'une exolune distante bloquant la lumière de son étoile.

© Dan Durda.

Cependant, comme l'a indiqué Teachey, ceux-ci pourraient également être limités en fonction de ce qu'ils peuvent détecter, et de nouvelles stratégies pourraient éventuellement être nécessaires:

"La rareté des lunes dans les régions intérieures de ces systèmes étoiles suggère que les lunes individuelles resteront difficiles à trouver dans les données Kepler, et les missions à venir comme TESS, qui devraient trouver beaucoup de planètes de période très courtes, auront également du mal à trouver ces lunes. Il est probable que les lunes, qui pourraient exister là-bas, résident dans les régions extérieures de ces systèmes d'étoiles, tout comme dans notre système solaire. Mais ces régions sont beaucoup plus difficiles à détecter, donc nous devrons nous rendre encore plus habiles sur la façon dont nous recherchons ces mondes avec des ensembles de données présentes et futures.

En attendant, on peut certainement sortir du fait que la première exolune semble avoir été découverte. Bien que ces résultats attendent l'examen par les pairs, la confirmation de cette lune impliquera d'autres possibilités de recherche pour le système Kepler-1625. Le fait que cette lune orbite dans la zone habitable de l'étoile est également une caractéristique intéressante, bien qu'il soit peu probable que la lune elle-même soit habitable.

Pourtant, la possibilité d'une lune habitable en orbite autour d'une géante gazeuse est certainement intéressante. Cela ressemble-t-il à quelque chose qui aurait pu surgir dans certains films de science-fiction?

 

Article de Matt Williams paru sur Universe Today le 02 août 2017. Traduction à l'aide de Google Traductions, avec correction éventuelle par Michel Lambours.
En lecture complémentaire, voir Ar XIV.

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Rédigé par Michel des Hautes Alpes

Publié dans #exoplanètes

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Publié le 23 Juin 2017

Une exoplonète en orbite autour d'une naine rouge

Vue d'artiste d'une exoplanète potentiellement habitable orbitant une naine rouge ultra calme.

 © ESO/M.Kornmesser/N.Risinger, (skysurvey.org)

 

Le télescope spatial Kepler est certainement le cadeau qui continue de donner. Après avoir été déployé en 2009, il a détecté au total 2.335 exoplanètes confirmées et 582 systèmes multi-planètes. Même après que deux de ses roues de réaction ont échoué, il a continué avec sa mission K2, qui a découvert 520 candidats supplémentaires, dont 148 ont été confirmés. Et avec une autre extension, qui durera , elle ne montre aucun signe d'arrêt!

Dans le catalogue le plus récent qui sera publié par la mission Kepler, 219 nouveaux candidates exoplanètes ont été ajoutées à sa base de données. Plus significativement, 10 de ces planètes ont été jugées terrestres (c'est-à-dire rocheuses), de taille comparable à la Terre et orbitant dans la zone habitable de leur étoile - la distance où les températures de surface seraient suffisamment chaudes pour supporter l'eau liquide.

Ces résultats ont été présentés lors d'une conférence de presse le lundi 19 juin au Centre de recherche Ames de la NASA. De tous les catalogues des candidats de Kepler qui ont été publiés à ce jour, celui-ci est le plus complet et détaillé. Le huitième d'une série de catalogues d'explanètes découvertes par Kepler, celui-ci est basé sur les données obtenues depuis les quatre premières années de la mission et est le catalogue final qui couvre les observations de la constellation du cygne par le vaisseau spatial .

Schéma de l'étude des étoiles par kepler

© NASA/Wendy Stenzel.

Depuis 2014, Kepler a cessé de regarder un jeu d'étoiles dans la constellation du Cygne et a recueilli des données sur sa seconde mission - observant les champs sur le plan de l'écliptique de la Voie lactée. Avec la publication de ce catalogue, il y a maintenant 4 044 candidats planétaires qui ont été identifiés par Kepler - dont 2 355 ont été vérifiés.

Un aspect important de ce catalogue était les méthodes utilisées pour le produire, les plus sophistiquées à ce jour. Comme pour toutes les planètes détectées par Kepler, les dernières découvertes ont toutes été faites en utilisant la méthode de transit. Cela consiste à surveiller les étoiles pour les baisses occasionnelles de leur luminosité, qui sert à confirmer la présence de planètes en transit entre l'étoile et l'observateur.

Pour s'assurer que les détections de ce dernier catalogue étaient réelles, l'équipe s'appuyait sur deux approches pour éliminer les faux positifs. Il s'agissait d'introduire des transits simulés dans l'ensemble de données pour s'assurer que les baisses détectées par Kepler étaient cohérentes avec les planètes. Ensuite, ils ont ajouté de faux signaux pour voir à quelle fréquence l'analyse les confiait pour les transits planétaires. De ce fait, ils ont pu dire quelles planètes ont été dépassées et celles qui ont été sous-estimées.

Cela a conduit à une autre découverte passionnante, ce qui a été l'indication que pour toutes les petites exoplanètes découvertes par Kepler, la plupart étaient dans l'un des deux groupements distincts. Essentiellement, la moitié des planètes que nous connaissons dans la galaxie sont soit de nature rocheuse, soit plus grandes que la Terre (c'est-à-dire celles de la Super-Terre), ou sont des géants de gaz qui sont comparables en taille à Neptune (c'est-à-dire des géants de gaz plus petits).

 

Cette conclusion a été atteinte par une équipe de chercheurs qui ont utilisé l' Observatoire WM Keck pour mesurer les dimensions de 1 300 étoiles dans le champ de vision de Kepler. De là, ils ont pu déterminer les rayons de 2 000 planètes de Kepler avec une extrême précision et ont constaté qu'il y avait une division claire entre les planètes rocheuses, terrestres et les planètes gazeuses inférieures à celles de Neptune - avec peu d'intermédiaires.

 

Benjamin Fulton, un candidat au doctorat à l'Université d'Hawaï à Manoa et l'auteur principal de cette étude, a expliqué : " Nous aimons penser que cette étude classifie les planètes de la même manière que les biologistes identifient de nouvelles espèces d'animaux. Trouver deux groupes distincts d'exoplanètes est comme la découverte que mammifères et lézards constituent des branches distinctes d'un arbre généalogique. "

Ces résultats sont sûrs d'avoir des implications radicales lorsqu'il s'agit de connaître la fréquence des différents types de planètes dans notre galaxie, ainsi que l'étude de la formation de la planète. Par exemple, ils ont noté que la plupart des planètes rocheuses découvertes par Kepler sont jusqu'à 75% plus grandes que la Terre. Et pour des raisons qui ne sont pas encore claires, environ la moitié d'entre elles prennent de l'hydrogène et de l'hélium, ce qui gonfle leur taille au point qu'elles deviennent presque de la taille de Neptune.

Histogramme des exoplanètes rocheuses

L'histogramme montre le nombre de planètes par 100 étoiles en fonction de la taille de la planète par rapport à la Terre.

 © Centre de recherches de la NASA/AMES/CalTech/Université d'Hawaï/BJ Fulton.

Ces résultats pourraient également avoir des implications importantes dans la recherche de planètes habitables et de la vie extraterrestre. Comme Mario Perez, scientifique du programme Kepler dans la division Astrophysique de la Direction des missions scientifiques de la NASA, l'a déclaré lors de la présentation:"Le jeu de données Kepler est unique car il est le seul contenant une population de ces planètes analogues ou proches de la Terre - des planètes à peu près la même taille et orbite que la Terre. Comprendre leur fréquence dans la galaxie aidera à informer la conception des futures missions de la NASA pour imaginer directement une autre Terre ".

À partir de cette information, les scientifiques pourront savoir avec une plus grande certitude combien de planètes «terrestres» existent dans notre galaxie. Les estimations les plus récentes placent le nombre de planètes dans la Voie lactée à environ 100 milliards. Et sur la base de ces données, il semble que beaucoup d'entre elles soient similaires en composition que la Terre, même si elles sont plus importantes.

Combinés avec des modèles statistiques montrant combien de ceux-ci peuvent être trouvés dans une zone habitable circumstellaire, nous devrions avoir une meilleure idée de combien de mondes potentiellement vivants sont là-bas. Si il n'y a  rien d'autre, cela devrait simplifier certaines des mathématiques dans l' équation de Drake !

En attendant, le télescope spatial Kepler continuera à faire des observations sur les systèmes étoilés voisins afin d'en apprendre davantage sur leurs exoplanètes. Cela comprend le système TRAPPIST-1 et ses sept planètes rocheuses de taille terrestre. Il y a gros à parier qu'avant d'être finalement à la retraite après 2018, il nous surprendra encore !

 

Article de Matt Williams, (Universe Today, le 20/06/2017), traduit à l'aide de Google traductions, avec correction éventuelle de Michel Lambours.

Autres lectures : NASA, NASA Kepler et K2.

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Rédigé par Michel des Hautes Alpes

Publié dans #exoplanètes

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Publié le 24 Juillet 2016

...potentiellement habitables à 40 années-lumière.

 

La représentation par un artiste de planètes en transit devant une étoile naine rouge dans le système TRAPPIST-1. Crédit : NASA/ESA/STScl

 

Le 2 mai, les scientifiques du MIT, (Massasuchetts Institut of technology),  de l'Université de Liège et d'ailleurs, ont annoncé avoir découvert un système planétaire, à seulement 40 années-lumière de la Terre qui héberge trois mondes de la taille de la Terre, potentiellement habitables. A en juger par la taille et la température des planètes, les chercheurs ont déterminé que les régions de chaque planète, peuvent être propices à la vie.

Dans un article publié dans Nature, le 21 juillet 2016, ce groupe rapporte que les deux planètes les plus proches de l'étoile de ce système, sont principalement rocheuses. Les résultats renforcent encore l'idée que ces planètes peuvent être habitables, en effet. Les chercheurs ont également déterminé que les atmosphères des deux planètes nesont pas grandes et diffuses comme celle de Jupiter, mais compactes, comme celle de la Terre, Vénus ou Mars.

Les  scientifiques, dirigés par Julien de Wit, un postdoctorant du département de la Terre, sciences atmosphériques et planétaires du MIT, en sont venus à leur conclusion après avoir fait une sélection préliminaire des atmosphères des planètes, quelques jours seulement après avoir annoncé la découverte du système planétaire. 

Le 4 mai, l'équipe a réquisitionné le télescope spatial Hubble et l'a pointé sur l'étoile du système TRAPPIST-1  pour observer un évènement rare : un double transit, moment où deux planètes passent presque simultanément devant leur étoile. Ce n'est que deux semaines avant que l'évènement ait lieu qu'ils ont pu réaliser qu'il allait avoir lieu, grâce à des estimations raffinées de configuration  orbitales des planètes faites par Spitzer, télescope spatial de la NASA qui avait déjà commencé l'observation du système TRAPPIST-1.

"Nous avons pensé que, peut-être, nous pourrions voir si l'équipe d'Hubble nous donnerait le temps de faire cette observation. Nous avons donc écrit et envoyé notre proposition en moins de 24 heures et elle a été examinée immédiatement", rappelle De Wit. "Maintenant, pour la première fois, nous avons des observations spectroscopiques d'un double transit, ce qui nous permet d'obtenir un aperçu de l'atmosphère des deux planètes en même temps".

Avec l'utilisation de Hubble, l'équipe a enregistré un spectre de transmissio combiné de TRAPPIST-1b et c, c'est-à-dire que quand une première planète puis l'autre ont croisé leur étoile, ils ont pu mesurer les changements dans la longueur d'ondes quand la quantité de lumonisité baissait à chaque transit.

"Les données se sont avérées être vierges, absolument parfaites et les observations ont été les meilleures que nous pouvions attendre", a déclaré De Wit. "La force était certainement avec nous." 

"Ces observations initiales de hubble sont une première étape prometteuse pour en apprendre davantage sur ces mondes voisins qui pourraient être rocheux comme la terre et s'ils pourraient soutenir la vie", dit Geoff Yoder, administrateur adjoint de la direction des missions scientifiques de la NASA à Washington. "C'est un moment excitant pour la NASA et la recherche d'exoplanètes".

Sources : Dailygalaxy.com ; Universe Today. Traduction avec Google Traductions et corrigée par l'auteur du blog. Autres sources : MIT et la NASA.

 

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Rédigé par Michel des Hautes Alpes

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