Astronomie

Pourquoi une planète géante autour d'une petite étoile est-elle inhabituelle alors que les étoiles binaires sont normales ?

Pourquoi une planète géante autour d'une petite étoile est-elle inhabituelle alors que les étoiles binaires sont normales ?

Inspiré par cet article de la BBC et l'article de journal correspondant sur l'étoile naine M GJ 3512.

Le monde semblable à Jupiter est exceptionnellement grand par rapport à son étoile hôte, contredisant une idée largement répandue sur la façon dont les planètes se forment.

D'autre part, les étoiles binaires sont très courantes, comprenant (selon Wikipedia) environ un tiers des systèmes stellaires.

Naïvement, on pouvait s'attendre à ce que les mêmes processus qui créent des systèmes stellaires binaires créent également des systèmes stellaires composés d'une seule étoile et d'une "étoile ratée" semblable à Jupiter - la seule différence étant que dans ce dernier cas, la deuxième étoile potentielle n'était pas t assez grand pour s'enflammer.

Quelle est la différence entre ces scénarios ? Qu'est-ce qui rend improbable la petite étoile et la grande planète, selon les modèles standard de formation des planètes, alors que les étoiles binaires sont courantes ?

(En termes non techniques si possible, s'il vous plaît.)


Il est important de réaliser que les étoiles binaires se forment très différemment des planètes. En supposant que les deux étoiles forment in situ (c'est-à-dire en excluant les scénarios où l'on est capturé de l'extérieur du système), il existe plusieurs façons principales pour un système d'étoiles binaires de se former à partir d'un nuage moléculaire. Le modèle le plus largement accepté à l'heure actuelle est le hypothèse de fragmentation, où le nuage protostellaire se divise lors de son effondrement, formant deux nuages ​​qui s'effondreront chacun en protoétoiles distinctes.

Les planètes, quant à elles, ne se forment pas à partir de nuages ​​qui s'effondrent mais dans des disques protoplanétaires autour des étoiles. La dynamique de ces systèmes est sensiblement différente, car il existe des interactions entre le gaz, la poussière et les protoplanètes - un système peut-être plus compliqué qu'un nuage de gaz qui s'effondre. Nous voyons donc les planètes surgir par différents processus, tels que les instabilités gravitationnelles au sein du disque ou l'accrétion de cailloux.

L'article référencé a révélé que le système GJ 3512 semble incompatible avec les modèles d'accrétion de cailloux testés par l'équipe, c'est-à-dire les noyaux planétaires rocheux construits par collisions. Dans un système stellaire de faible masse, les noyaux devraient se déplacer trop rapidement vers l'intérieur pour accumuler suffisamment de masse, et l'ajustement d'autres conditions initiales n'a pas aidé. C'est ce sur quoi se concentre l'article de la BBC.

Qu'est-ce que la BBC ne tient pas compte est que les auteurs ont pu reproduire le système en supposant que la ou les planètes résultent d'instabilités gravitationnelles au sein du disque protoplanétaire, et ce modèle est confirmé par les simulations. Cela n'a peut-être pas été largement considéré, mais cela fonctionne toujours. C'est l'un des principaux résultats auxquels il faut prêter attention.


L'étude du jeune système d'étoiles chaotiques révèle les secrets de la formation des planètes

Une équipe de scientifiques utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pour étudier la jeune étoile Elias 2-27 a confirmé que les instabilités gravitationnelles jouent un rôle clé dans la formation des planètes, et ont pour la première fois mesuré directement la masse des disques protoplanétaires Disque protoplanétaire Le disque tourbillonnant de poussière et de gaz qui s'est effondré d'un nuage de matière beaucoup plus grand qui évoluera finalement en un système planétaire à part entière. Les caractéristiques du disque peuvent déjà annoncer la présence de jeunes planètes. en utilisant les données de vitesse du gaz, débloquant potentiellement l'un des mystères de la formation des planètes. Les résultats de la recherche sont publiés aujourd'hui dans deux articles en Le Journal d'Astrophysique .

Disques protoplanétaires : disques formant des planètes constitués de gaz et de poussière Poussière De minuscules grains de matière qui bloquent et diffusent la lumière visible et les longueurs d'onde plus courtes. Des longueurs d'onde plus longues sont capables de traverser la poussière dans l'espace, ce qui a permis aux astronomes d'imager des objets auparavant cachés, tels que le centre de la Voie lactée. qui entourent les jeunes étoiles nouvellement formées - sont connues des scientifiques comme le berceau des planètes. Le processus exact de formation des planètes, cependant, est resté un mystère. La nouvelle recherche, dirigée par Teresa Paneque-Carreño - une récente diplômée de l'Universidad de Chile et doctorante à l'Université de Leiden et à l'Observatoire européen austral, et l'auteur principal du premier des deux articles - se concentre sur la percée du mystère. de la formation des planètes.

Au cours des observations, les scientifiques ont confirmé que le système stellaire Elias 2-27 - une jeune étoile située à moins de 400 années-lumière de la Terre dans la constellation d'Ophiuchus - présentait des preuves d'instabilités gravitationnelles qui se produisent lorsque les disques formant des planètes transportent une grande partie de la masse stellaire du système. « Comment se forment exactement les planètes est l'une des principales questions dans notre domaine. Cependant, il existe certains mécanismes clés qui, selon nous, peuvent accélérer le processus de formation de la planète », a déclaré Paneque-Carreño. "Nous avons trouvé des preuves directes d'instabilités gravitationnelles dans Elias 2-27, ce qui est très excitant car c'est la première fois que nous pouvons montrer la preuve cinématique et multi-longueurs d'onde d'un système étant gravitationnellement instable. Elias 2-27 est le premier système qui vérifie toutes les cases.

Les caractéristiques uniques d'Elias 2-27 l'ont rendu populaire auprès des scientifiques d'ALMA pendant plus d'une demi-décennie. En 2016, une équipe de scientifiques utilisant ALMA a découvert un moulinet de poussière tourbillonnant autour de la jeune étoile. On croyait que les spirales étaient le résultat d'ondes de densité, communément connues pour produire les bras reconnaissables des galaxies spirales, comme la Voie lactée, mais à l'époque, elles n'avaient jamais été vues auparavant autour d'étoiles individuelles.

« Nous avons découvert en 2016 que le disque Elias 2-27 avait une structure différente des autres systèmes déjà étudiés, ce qui n'était pas observé auparavant dans un disque protoplanétaire : deux bras spiraux à grande échelle. Les instabilités gravitationnelles étaient une forte possibilité, mais l'origine de ces structures restait un mystère et nous avions besoin d'autres observations », a déclaré Laura Pérez, professeure adjointe à l'Université du Chili et chercheuse principale de l'étude de 2016. Avec des collaborateurs, elle a proposé d'autres observations dans plusieurs bandes ALMA qui ont été analysées avec Paneque-Carreño dans le cadre de son M.Sc. thèse à l'Université du Chili.

En plus de confirmer les instabilités gravitationnelles, les scientifiques ont trouvé des perturbations - ou des perturbations - dans le système stellaire au-delà des attentes théoriques. "Il peut encore y avoir du nouveau matériau du nuage moléculaire environnant tombant sur le disque, ce qui rend tout plus chaotique", a déclaré Paneque-Carreño, ajoutant que ce chaos a contribué à des phénomènes intéressants qui n'ont jamais été observés auparavant, et pour lesquels les scientifiques ont pas d'explication claire. « Le système en étoile Elias 2-27 est très asymétrique dans la structure du gaz. C'était complètement inattendu, et c'est la première fois que nous observons une telle asymétrie verticale dans un disque protoplanétaire.

Cassandra Hall, professeure adjointe d'astrophysique computationnelle à l'Université de Géorgie et co-auteur de la recherche, a ajouté que la confirmation à la fois de l'asymétrie verticale et des perturbations de la vitesse - les premières perturbations à grande échelle liées à la structure en spirale dans un disque protoplanétaire - pourrait avoir des implications importantes pour la théorie de la formation des planètes. "Cela pourrait être une" arme fumante "d'instabilité gravitationnelle, qui pourrait accélérer certaines des premières étapes de la formation de la planète. Nous avons d'abord prédit cette signature en 2020, et du point de vue de l'astrophysique computationnelle, c'est excitant d'avoir raison. »

Paneque-Carreño a ajouté que si la nouvelle recherche a confirmé certaines théories, elle a également soulevé de nouvelles questions. "Alors que les instabilités gravitationnelles peuvent maintenant être confirmées pour expliquer les structures en spirale dans le continuum de poussière entourant l'étoile, il existe également un espace interne, ou un matériau manquant dans le disque, pour lequel nous n'avons pas d'explication claire."

L'un des obstacles à la compréhension de la formation des planètes était le manque de mesure directe de la masse des disques formant les planètes, un problème abordé dans la nouvelle recherche. La haute sensibilité de la bande 6 d'ALMA, associée aux bandes 3 et 7, a permis à l'équipe d'étudier de plus près les processus dynamiques, la densité et même la masse du disque. « Les mesures précédentes de la masse du disque protoplanétaire étaient indirectes et basées uniquement sur la poussière ou des isotopologues rares. Avec cette nouvelle étude, nous sommes désormais sensibles à toute la masse du disque », a déclaré Benedetta Veronesi, étudiante diplômée à l'Université de Milan et chercheuse postdoctorale à l'École normale supérieure de Lyon, et auteure principale du deuxième article. « Cette découverte jette les bases du développement d'une méthode de mesure de la masse du disque qui nous permettra de briser l'une des barrières les plus importantes et les plus urgentes dans le domaine de la formation des planètes. Connaître la quantité de masse présente dans les disques formant des planètes nous permet de déterminer la quantité de matière disponible pour la formation des systèmes planétaires et de mieux comprendre le processus par lequel ils se forment.

Bien que l'équipe ait répondu à un certain nombre de questions clés sur le rôle de l'instabilité gravitationnelle et de la masse du disque dans la formation des planètes, le travail n'est pas encore terminé. « Étudier comment les planètes se forment est difficile car il faut des millions d'années pour former des planètes. C'est une échelle de temps très courte pour les étoiles, qui vivent des milliers de millions d'années, mais un processus très long pour nous », a déclaré Paneque-Carreño. « Ce que nous pouvons faire, c'est observer de jeunes étoiles, avec des disques de gaz et de poussière autour d'elles, et essayer d'expliquer pourquoi ces disques de matière ont l'apparence qu'ils ont. C'est comme regarder une scène de crime et essayer de deviner ce qui s'est passé. Notre analyse observationnelle associée à une future analyse approfondie d'Elias 2-27 nous permettra de caractériser exactement comment les instabilités gravitationnelles agissent dans les disques formant des planètes et de mieux comprendre comment les planètes se forment.

Bras en spirale et disque de poussière massif avec cinématique non képlérienne : preuves possibles de l'instabilité gravitationnelle dans le disque d'Elias 2-27, Paneque -Carreño et al. ApJ, aperçu [https://arxiv.org/pdf/2103.14048.pdf]

Une mesure dynamique de la masse du disque dans Elias 2-27, Veronesi et al. ApJ, aperçu [https://arxiv.org/pdf/2104.09530.pdf]

L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une installation internationale d'astronomie, est un partenariat de l'Organisation européenne pour la recherche astronomique dans l'hémisphère sud (ESO), la National Science Foundation (NSF) des États-Unis et les National Institutes of Natural Sciences ( NINS) du Japon en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé par l'ESO au nom de ses États membres, par la NSF en coopération avec le Conseil national de recherches du Canada (NRC) et le ministère de la Science et de la Technologie (MOST) et par le NINS en coopération avec l'Academia Sinica (AS) à Taïwan. et l'Institut coréen d'astronomie et des sciences spatiales (KASI).

La construction et les opérations d'ALMA sont dirigées par l'ESO au nom de ses États membres par l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO), géré par Associated Universities, Inc. (AUI), au nom de l'Amérique du Nord et par l'Observatoire national d'astronomie du Japon (NAOJ ) au nom de l'Asie de l'Est. L'Observatoire conjoint ALMA (JAO) assure la direction et la gestion unifiées de la construction, de la mise en service et de l'exploitation d'ALMA.


Des naines blanches binaires éclipsantes, des fusions étranges et des supernovae particulières

Après tant d'années à écrire sur l'astronomie, je suis heureux d'annoncer qu'il se passe encore des choses dans l'Univers qui peuvent me faire dresser les cheveux sur le dos.

Permettez-moi de partager avec vous une histoire en plusieurs parties sur la danse des étoiles mortes, la bête étrange qui reste après l'arrêt de la musique et le résultat parfois explosif. Très explosif.

Les naines blanches sont les restes d'étoiles comme le Soleil après leur mort. Lorsqu'une étoile comme celle-ci manque de combustible nucléaire, elle gonfle en une géante rouge, fait sauter ses couches externes et ne laisse derrière elle que son noyau intensément chaud et dense. C'est la naine blanche.

Par chaud, j'entends parfois bien au-dessus de 100 000 ° C, et par dense, j'entends un seul centimètre cube (la taille d'un dé à six faces) aurait une masse d'une tonne ou plus, donc oui, chaud et dense. Mais avec une masse d'environ la moitié du Soleil en général, ils ont également une gravité féroce à leur surface, 100 000 fois celle de la Terre. Sur une naine blanche, je pèserais bien plus de 8 000 tonnes. Ouf.

La naine blanche la plus proche de nous, Sirius B, a la masse du Soleil mais la taille de la Terre. A titre de comparaison, le Soleil est plus de 100 fois plus large que la Terre. Crédit : ESA et NASA

Nous connaissons beaucoup de naines blanches dans la galaxie, et parfois nous les trouvons par paires binaires en orbite l'une autour de l'autre. Ils ont commencé leur vie comme une paire d'étoiles binaires normales, mais après que chaque composant a manqué de carburant, il ne reste que des naines blanches en orbite. Ils peuvent parfois orbiter très près l'un de l'autre lorsque la première étoile gonfle, elle peut en fait envelopper son compagnon, et la traînée d'être à l'intérieur d'une autre étoile (!!) les fait tomber l'une vers l'autre. Cela peut se reproduire lorsque la deuxième étoile devient également géante rouge, laissant derrière elle une paire binaire très serrée de naines blanches.

Non seulement cela, ils s'éclipsent à chaque orbite ! De notre point de vue, nous voyons les orbites presque latéralement, de sorte que les étoiles se bloquent physiquement toutes les demi-orbites lorsque l'une passe devant l'autre. La beauté de ceci est que cela permet de trouver les masses des objets - ils s'avèrent être des poids légers, chacun environ un tiers de la masse du Soleil. Ils sont également petits, environ 40 000 kilomètres de diamètre chacun (la Terre fait environ 13 000 km de large, à titre de comparaison).

Le système binaire de naines blanches ZTF J2243+5242 (flèche), une paire d'étoiles "mortes" en orbite l'une autour de l'autre en moins de 9 minutes. Crédit : ALADIN/Pan-STARRS

Compte tenu de leur masse et de leur période, les astronomes constatent qu'ils ne sont séparés que d'environ 86 000 km ! C'est Fermer. Si proches que la gravité de chacun déforme l'autre, les attirant tous les deux en forme d'œuf.

Les astronomes ont découvert que la période orbitale du système est également en train de se dégrader et que dans moins de 400 000 ans, les deux fusionneront en un seul objet ! Compte tenu de leurs faibles masses, ce sera probablement aussi une naine blanche.

Tout cela m'étonne imaginez, deux objets avec des masses stellaires si proches l'une de l'autre qu'ils se retournent en moins de 9 minutes ! Incroyable. Pas étonnant que j'aie un peu frisson quand je lis à ce sujet.

Mais il y a plus. Que se passerait-il si, disons, deux naines blanches avec Suite fusionné en masse ? Il y a une limite à la taille d'une naine blanche. Leur énorme gravité les serre fort, mais ils sont soutenus par une forme étrange de répulsion des électrons quantiques qui peut résister à cette force. Mais à 1,4 fois la masse du Soleil — ce qu'on appelle la limite de Chandrasekhar – même cette force ne peut pas les retenir, et ils s'effondrent pour former une étoile à neutrons encore plus dense.

D'habitude. Ou, devrais-je dire, finalement. Parfois, l'effondrement ne se produit pas tout de suite et vous vous retrouvez avec un objet étrange et extrêmement chaud qui pourrait avoir plus de masse que la limite de Chandrasekhar. Quel serait cette ressembler?

IRAS 00500+6713 (indiqué en vert indiquant la lueur d'un néon très chaud) sont les débris en expansion d'une supernova inhabituelle, peut-être de type Iax, où deux naines blanches fusionnent. Dans ce cas, la fusion a laissé un étrange type de naine blanche qui pourrait exploser à nouveau dans 10 000 ans environ. Crédit : ESA/XMM-Newton, L. Oskinova/Univ. Potsdam, Allemagne

C'est l'étoile et la nébuleuse IRAS 00500+6713, ce qui est très probablement les débris gazeux soufflés par une paire de naines blanches massives lorsqu'elles ont fusionné et ont créé une supernova de basse énergie. Le facteur clé ici est que l'étoile centrale n'a aucun signe d'hydrogène et d'hélium, ce à quoi vous vous attendriez si deux naines blanches fusionnent (ces éléments ont tous disparu depuis longtemps dans les naines, fusionnés en éléments plus lourds lorsqu'ils étaient encore dans le centres des étoiles normales). Modélisant les observations de l'étoile centrale, les astronomes qui l'ont étudiée trouvent que sa masse est au moins 1,5 fois le Soleil - c'est bien au-dessus de la limite, c'est donc une naine blanche super-Chandrasekhar !

Il ne s'est peut-être pas encore effondré en raison d'une rotation rapide, la force centrifuge vers l'extérieur annulant partiellement l'énorme gravité vers l'intérieur. Il y a quand même une limite de temps. Il a un champ magnétique énorme, et pendant que l'étoile tourne, il balaie la matière qui l'entoure. Cela agit comme un frein à la rotation, la ralentissant. Finalement - probablement dans environ 10 000 ans - il ralentira suffisamment pour que la force extérieure soit trop faible pour le supporter, et il s'effondrera pour former une étoile à neutrons. Quand il le fera, il explosera et deviendra une supernova.

Quel serait cette ressembler?

Sgr A East (la lueur bleue à gauche montrant les rayons X) sont des débris qui s'étendent loin d'un type inhabituel de supernova appelée Type Iax, lorsque deux naines blanches fusionnent et explosent. Le gaz rouge à droite (vu dans les ondes radio) entoure le trou noir supermassif central de la Voie lactée. Crédit : Rayons X (bleu) : NASA/CXC/Nanjing Univ./P. Zhou et al. Radio (rouge) : NSF/NRAO/VLA)

Il s'agit de Sgr A East, un nuage de gaz très proche du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. On le sait depuis un certain temps, on pensait à l'origine qu'il s'agissait des débris en expansion d'une supernova lorsqu'une étoile massive a explosé. Mais des observations très approfondies des rayons X à l'aide de l'observatoire Chandra X-Ray (nommé d'après le Subrahmanyan Chandrasekhar mentionné ci-dessus) ont montré que sa composition chimique correspond mieux à une explosion particulière de naine blanche appelée supernova de type Iax. Il est similaire au type Ia habituel (lorsque, disons, deux naines blanches normales fusionnent et explosent immédiatement) mais présente des conditions de fusion étranges où le rapport des éléments créés est différent. Cela a probablement à voir avec la turbulence chez les naines blanches car elles fusionnent la matière des deux ne se mélangent pas proprement et cela peut changer la nature de l'explosion.

Maintenant, je triche un peu ici Sgr A East ne s'est peut-être pas formé à partir d'une fusion binaire étrange comme IRAS 00500 + 6713, mais il s'est formé dans des circonstances inhabituelles. Il est donc possible que lorsque IRAS 00500+6713 explose, les débris en expansion ressemblent à Sgr A East. Peut-être. Ce ne sont peut-être pas des jumeaux, mais au moins des cousins.

Je noterai que des supernovae de type Iax ont été observées dans d'autres galaxies, mais jamais auparavant dans la nôtre. L'origine de Sgr A East est donc une découverte importante pour les astronomes, qui peuvent l'utiliser pour mieux comprendre cette classe inhabituelle d'étoiles en explosion.


Les 10 étoiles les plus étranges de la Voie lactée

Notre galaxie a plus que quelques tours dans ses manches.

Carl Sagan a un jour qualifié le Soleil d'"étoile ordinaire, voire médiocre". La plupart des cent milliards ou plus d'étoiles de la Voie lactée sont banales et simples, mais au fil des ans, les astronomes ont découvert de nombreuses particularités. Dans un univers lié uniquement par les lois de la physique, les étoiles transgressent parfois l'ordinaire et deviennent étranges.

Dans la constellation du Centaure, vous trouverez le groupe Alpha Centauri, trois étoiles qui constituent notre système stellaire voisin le plus proche. Mais aussi à l'intérieur de cette constellation du ciel austral, juste au-delà de ce que nos yeux peuvent voir, se cache une étoile vraiment étrange.

L'étoile de Przybylski, ou HD 101065, est environ quatre fois la masse du soleil. Les étoiles sont des moteurs à fusion, créant des éléments plus lourds à l'intérieur de leurs chaudrons, mais l'étoile de Przybylski prépare le genre d'éléments que nous ne voyons pas normalement dans les étoiles, y compris l'uranium. (Le Soleil, comme de nombreuses étoiles, ne fusionne généralement rien de plus lourd que le nickel, qui est le numéro 28 du tableau périodique.) En fait, cette étoile semble ne former que des éléments plus lourds, le genre de choses observées dans des événements violents comme les supernovae. .

Jason Wright, un astrophysicien qui étudie également l'astrobiologie à Penn State, a qualifié la star d'"énigme astrophysique préférée" dans un article de blog. Il dit que la plupart de ces éléments ont une courte demi-vie, donc quelque chose peut les reconstituer. Les recherches d'un petit pulsar ont échoué, mais il se pourrait que la star ait concocté super éléments lourds qui se désintègrent en des éléments jamais trouvés sur Terre.

Ou peut-être que ce sont des extraterrestres qui jettent leurs déchets dans l'étoile. (Nous devons d'abord dépasser toutes les autres solutions possibles.)

En parlant de ce n'est pas des extraterrestres, parlons de Tabby's Star.

Le vaisseau spatial Kepler, chasseur de planètes, a découvert une pléthore de nouveaux mondes en recherchant le creux révélateur dans la lumière d'une étoile qui indique une planète passant devant son étoile. La plupart du temps, nous parlons d'une baisse de 1% de la lumière. C'est pourquoi un groupe de chasseurs de planètes amateurs a été si intrigué par un objet que Kepler a vu. Officiellement nommée KIC 8462852, l'étoile se trouve à 1 200 années-lumière dans la constellation du Cygne et mesure environ 1,4 fois la masse du Soleil.

Ce qui a intrigué les astronomes à propos de cette étoile par ailleurs ordinaire, c'est qu'un objet en transit l'a fait plonger dans la lumière jusqu'à 20 %. Cet objet devait être quelque chose de bien, bien plus gros qu'une planète. Un groupe de chasseurs de planètes professionnels&mdash, dont Wright et dirigé par Tabetha S. Boyajian&mdash, a proposé un certain nombre de scénarios sur ce qui pourrait se passer. Il comprenait un essaim de comètes ou&mdashaencore, en dernier recours&mdashaliens. L'idée était que quelque chose causant un transit aussi profond pourrait être une structure artificielle, y compris un "Dyson Swarm" théorisé d'objets exploitant la puissance de l'étoile.

Des observations ultérieures ont probablement exclu tout élément artificiel. Au lieu de cela, cela semble être un champ de débris de poussière, bien qu'il existe divers arguments quant à la nature de la poussière. (Des comètes en désintégration ou une planète détruite ont été évoquées.)

Les astronomes n'ont rien vu de semblable à la détection d'origine depuis, bien qu'une série d'observations ait récemment détecté des baisses de lumière de cinq pour cent, ce qui est encore beaucoup trop grand pour être une planète. Mais les enquêteurs continuent d'essayer de percer le mystère.

Les étoiles à neutrons sont étranges au départ. Ce sont les restes denses de supernovas constitués principalement de matière neutronique. Une étoile à neutrons emballe la masse du Soleil dans la taille d'une petite ville. Certaines étoiles à neutrons sont des pulsars, ce qui signifie que leur noyau tourne de manière à produire une source radio cohérente. Et les planètes pulsar sont déjà bizarres. Elles forment après la supernova, donnant à l'étoile une deuxième génération de planètes zombies.

La combinaison pulsar-planète la plus étrange que nous connaissions doit être PSR J1719-1438 et sa planète, qui n'a peut-être pas du tout commencé comme une planète. L'objet est un morceau dense de carbone qui a été appelé une "planète de diamant" en raison des pressions sous lesquelles il s'est formé. Selon toute probabilité, cependant, cela n'a pas commencé une planète. Au lieu de cela, c'était une étoile verrouillée sur une orbite binaire avec la plus grosse étoile qui a explosé. Une fois que la plus grande étoile est devenue une supernova, elle a probablement éliminé les gaz autour de la plus petite étoile et l'a condensée, la tirant finalement sur une orbite de 10 heures.

Il s'avère que cette planète peut être une étrange étoile morte. Ou peut-être quelque chose d'encore plus étrange et mdashan encore plus petit morceau de matière de quark ultra dense créé à partir de la fusion et de l'annihilation de deux objets ressemblant à des étoiles à neutrons appelés étoiles à quarks (faits de quarks plutôt que de neutrons).

Quoi qu'il en soit, PSR J1719-1438b n'est pas une planète selon une définition typique du mot.

L'univers a 13,8 milliards d'années. HD 140283 , selon toutes les apparences, a 14,4 milliards d'années. C'est un problème.

L'objet, officieusement appelé "l'étoile de Mathusalem", possède également toutes les signatures chimiques que vous attendez d'une étoile de deuxième génération (une étoile formée de gaz et de poussière après l'explosion de la première génération d'étoiles). Alors maintenant, les choses sont vraiment bizarre.

L'estimation de l'âge est basée sur sa composition, sa luminosité et sa distance (l'étoile est à 190 années-lumière.) Son âge minimum estimé est de 13,2 milliards d'années, et la marge d'erreur de l'estimation de 14,4 milliards d'années la place probablement confortablement&mdashmais à peine&mdashdans l'âge de l'univers. Ainsi, même si elle n'est pas aussi vieille que l'univers, elle reste de loin la plus vieille étoile proche de nous.

La plupart des étoiles ont des orbites fixes autour du centre de notre galaxie. Mais HE 0437-5439 est en train de foutre le camp à 1 600 000 mph.

L'étoile de 30 millions d'années s'est probablement formée près du centre de la Voie lactée. Une rencontre avec le trou noir supermassif au centre de notre galaxie, Sagittaire A, l'a probablement projeté hors de la galaxie et dans l'espace interstellaire.

Il y a quelques écarts avec sa trajectoire&mdashpar exemple, étant donné sa position actuelle, il semble avoir voyagé trop loin pour son âge. Il est possible qu'il s'agisse en fait d'une étoile triple qui s'est approchée trop près de Sagitarrius A, a été projetée, et cette interaction a également déstabilisé les trois jusqu'à ce qu'elles fusionnent en une étoile plus jeune et plus brillante.

Vega est une grande étoile brillante, jeune et proche qui est apparemment normale et économise quelques hoquets dans cette évaluation. D'une part : l'étoile est plus brillante qu'elle ne devrait l'être.

Plus vous allez en profondeur, plus Vega devient étrange. Par exemple, il ne semble pas tant être rond qu'ovulaire. Et les astronomes pensent savoir pourquoi : elle tourne si vite que la forme de l'étoile se déforme, provoquant même des variations de température à sa surface. Son équateur est 23 pour cent plus grand que ses pôles, et il atteint 93 pour cent de la vitesse maximale qu'une étoile de sa taille peut gérer à une vitesse fulgurante de 170 miles par seconde. Cela pourrait même fausser les estimations d'âge jusqu'à 200 millions d'années.

Les astronomes cherchent toujours à comprendre pourquoi Vega va si vite qu'il est presque en train de se déchirer. Même certains de nos plus proches voisins dans l'espace nous cachent des secrets.

Et si tu mettais une étoile à l'intérieur une autre étoile ? Vous pourriez vous retrouver avec quelque chose comme HV 2112.

En 1977, les physiciens Kip Thorne et Anna Żytkow ont proposé une classe théorique d'étoiles appelée objet de Thorne&ndashŻytkow (TZO). Un tel phénomène se formerait lorsqu'une étoile à neutrons cannibalise une autre étoile lors d'un délit de fuite.

Pour un observateur lointain, il s'agirait d'une étoile géante rouge, mais un peu . désactivé. Un TZO deviendrait énorme et engloberait peut-être une zone de la taille de l'orbite de Saturne. La fusion du noyau dense et du mdasha entre l'étoile à neutrons et le noyau de la séquence principale star&mdash transporte des éléments lourds comme le lithium, le molybdène et le rubidium jusqu'à l'enveloppe gazeuse supérieure de l'étoile, dégageant un spectre étrange.

HV 2112 (qui se trouve soit dans la Voie lactée, soit dans notre galaxie naine voisine, le Petit Nuage de Magellan) semble avoir toutes ces caractéristiques, ce qui en ferait le premier TZO jamais découvert.

Mira peut parfois être l'une des étoiles les plus faibles de Cetus. D'autres fois, c'est l'une des étoiles les plus brillantes du ciel.

Le système est en fait deux étoiles. L'un est une géante rouge qui était autrefois comme le Soleil, mais qui s'est maintenant étendue vers l'extérieur alors qu'elle commence sa spirale de la mort. L'autre est une naine blanche et la scène d'une étoile semblable au soleil après c'est devenu une géante rouge.

Au fur et à mesure que la géante rouge du système perd ses couches externes, elle peut créer des nuages ​​de débris autour du système très uni. Cela pourrait obscurcir les étoiles jusqu'à ce que l'enveloppe se dilate suffisamment pour laisser les étoiles briller à nouveau, ce qui explique également pourquoi les intervalles ne sont pas réguliers comme dans la plupart des étoiles variables. Cela donne également aux étoiles une queue semblable à une comète.

Les progrès récents des capteurs infrarouges et d'autres optiques de télescope ont donné aux astronomes un nouvel aperçu des plus petites étoiles de notre galaxie.

Ces étoiles sont appelées nains ultra-froids, avec TRAPPIST-1 étant peut-être l'exemple le plus connu. C'est une étoile de la taille de Jupiter qui dégage toujours de la chaleur et de la lumière en transformant de l'hydrogène en hélium, et représente 8,9% de la masse du Soleil.

Mais la naine ultrafroide EBLM J0555-57Ab pourrait étendre la frontière entre une étoile et une naine brune et mdashand est à ce jour la plus petite étoile de la séquence principale jamais découverte. C'est environ 8,1% de la masse du Soleil, mais a le rayon de Saturne. Il orbite même son étoile mère, EBLM J0555-57A, comme une planète en 7,8 jours.

Imaginez, si vous voulez, une étoile de la taille de l'ensemble de notre système solaire interne, qui engloutit même le rayon entre le Soleil et Jupiter, où un photon du noyau mettrait 43 minutes pour atteindre la surface si rien ne se mettait en travers de son chemin. Ensuite, vous auriez UY Scuti.

Le volume de l'étoile est de 5 milliards de soleils, ce qui signifie que vous pourriez faire rentrer chaque objet de notre système solaire à l'intérieur de l'étoile plusieurs fois et avoir encore beaucoup d'espace à revendre. C'est à ce jour la plus grande&mdashmais pas la plus massive&mdashstar connue dans notre galaxie. (L'étoile la plus massive de notre galaxie mesure environ 120 fois la masse du Soleil, alors que UY Scuti n'a apparemment que 7 à 10 masses solaires, ce qui signifie qu'elle est grande, mais pas nécessairement dense.)


Voici les soleils : une nouvelle planète orbite autour de deux étoiles

La mission Kepler de la NASA a découvert une planète qui entoure deux étoiles au lieu d'une. La planète, représentée par le point noir dans l'illustration de cet artiste, est similaire à Saturne, bien qu'elle soit plus dense et se déplace sur une orbite circulaire de 229 jours autour de ses deux étoiles. R. Hurt/NASA/JPL-Caltech masquer la légende

Un billion, c'est un chiffre énorme, quand on parle de dollars ou d'euros. Mais un billion de milles n'est pas tellement dans le schéma cosmique des choses. Les astronomes disent qu'ils ont maintenant trouvé une planète qui orbite autour de deux soleils à seulement mille milliards de kilomètres d'ici. C'est encore un autre exemple d'un système solaire étrange découvert autour d'étoiles proches.

Il y a deux ans, la NASA a lancé l'observatoire Kepler pour rechercher des planètes semblables à la Terre au-delà de notre propre système solaire. Il a trouvé plus de 1 000 planètes apparentes autour de soleils lointains.

Sortir pour un tour

Cette animation montre le système Kepler-16 d'une vue aérienne. Les deux étoiles au centre tournent l'une autour de l'autre tous les 41 jours tandis que la planète, représentée par le petit point blanc, fait un cercle complet autour des étoiles tous les 229 jours.
(Remarque : Cette vidéo n'a pas de son.)

Maintenant, pour la première fois, il a trouvé une planète en orbite autour d'une étoile double. Laurance Doyle de l'Institut SETI en Californie dit que ces étoiles jumelles sont à 200 années-lumière de nous dans la constellation du Cygne, et chacune a une teinte légèrement différente.

"Vous avez une étoile orange qui représente 69% de la masse du soleil, et elle danse essentiellement avec une étoile rouge à 20% de la masse du soleil", dit-il. "Et ils se contournent tous les 41 jours."

Doyle et ses nombreux collaborateurs ont examiné de près ce système et ont observé que les étoiles s'obscurcissaient temporairement avec un motif prévisible - un signe certain qu'une planète passait devant elles. Les astronomes avaient déjà vu de forts indices de planètes autour d'étoiles jumelles, mais c'est la première observation directe, selon leur rapport dans La science.

"Un laboratoire géant"

La planète, nommée Kepler-16b, orbite dans un grand cercle tous les 229 jours. C'est un monde gelé, de la taille de Saturne, et c'est probablement une boule de gaz avec un intérieur rocheux. Mais Doyle imagine que les couchers de soleil seraient dramatiques.

« Je me souviens de Guerres des étoiles — Tatooine. Luke Skywalker regardait un double coucher de soleil. Mais dans ce cas, parfois vous obtenez un coucher de soleil où ils sont éloignés et peut-être que l'étoile rouge se couche en premier, et peut-être que le mois suivant, l'étoile orange se couche en premier ", dit-il. " Et parfois ils se touchent, parfois ils mis à éclipser."

Ce qui est encore plus dramatique pour les astronomes, c'est qu'ils peuvent en apprendre beaucoup sur les étoiles et la planète en dansant les uns autour des autres. L'étoile junior dans ce système, par exemple, est la plus petite étoile normale jamais découverte, dit Doyle. Et la plus grande star est carrément perplexe.

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Astronomers Identify Two New Solar Systems

"It rotates slowly, which indicates it's old, but it has large starspot activity, which is an indicator of youth," he says. "So the whole place is a giant laboratory."

One of the biggest conundrums is understanding the very existence of planets around twin stars, "because they shouldn't be there," says Dave Charbonneau, a professor of astronomy at Harvard University. He says the standard story is that planets form from a pancake-shaped disk of material that's left over after a singleton star coalesces.

"When you have a binary star — two stars that orbit each other — that pancake of material could be easily disrupted. And so we have a harder time actually figuring out how to make a planet so that it can be born and stably orbit two stars," Charbonneau says.

A New Horizon Of Twin Stars

Charbonneau was not involved with this particular discovery, but he says it shows clearly that planets can form around binaries. That opens up a whole new horizon in the search for planets because most stars are actually born as twins.

"So actually the sun is somewhat of a rarity from that perspective," he says. "Now what we want to know is: Do most binary stars have planets just like we now think that most single stars do? And I think the future data from the NASA Kepler mission is going to help sort that out."

In fact, Doyle estimates there are 2 million solar systems around twin stars in our galaxy. He's been hunting for them for 20 years, and all of a sudden, the Kepler observatory has made his quest so much easier. "Now that we know how to find them, I think within the next few months we're going to find a few more," he says. "It's a gift, you know. After 20 years, the universe finally said, 'Try this one.' "


The Strange, Misshapen Orbits of Planet-Forming Disks in a Triple-Star System

Whatever we grow up with, we think of as normal. Our single solitary yellow star seems normal to us, with planets orbiting on the same, aligned ecliptic. But most stars aren’t alone most are in binary relationships. And some are in triple-star systems.

And the planet-forming disks around those three-star systems can exhibit some misshapen orbits.

Two teams of astronomers using the Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) have looked into a young solar system called GW Orionis (GW Ori) that contains three stars. They’ve found that the orbits of the young, still-forming planets in this system are strange and misshapen. Their orbits are much different than the planets in our own Solar System.

The first study presenting these findings is titled “GW Ori: Interactions between a Triple-star System and Its Circumtriple Disk in Action.” It’s published in The Astrophysical Journal Letters and the lead author is Jiaqing Bi of the University of Victoria in Canada.

The second study is titled “A triple-star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing.” The lead author is Stefan Kraus from the University of Exeter in the UK. It’s published in the journal Science.

GW Orionis is a triple star system about 1310 light years away. All three stars in the system are T-Tauri stars, less than 10 million years old, which is very young for stars. As such, the planets in the system are still forming inside a thick ring of dust. ALMA has the capability to peer inside all that dust and watch as the system takes shape.

This chart shows the location of the triple system GW Orionis in the constellation of Orion (The Hunter). The map includes most of the stars visible to the unaided eye under good conditions, and the location of GW Orionis is indicated by a red dot.
Credit: NRAO/AUI/NSF, IAU, Sky & Telescope

Inside the GW Ori system, the orbits of the planets aren’t aligned with the orbits of the stars. These crooked orbits begin in the protoplanetary disks that spawn the planets. By studying these crooked disks around multiple star systems, scientists hope to learn more about the planet-forming process.

GW Ori is a complex system, with two inner stars and one outer star. The two inner stars, named GW Ori A and GW Ori B, orbit each other at a distance of about 1 astronomical unit. The outer star, GW Ori C, orbits the two inner stars at a distance of about 8 au.

ALMA observations showed three separate rings in GW Ori’s massive planet forming disk. Each of the three has a different orientiation. They’re approximately 46, 185, and 340 au from center. The inner ring is misaligned relative to the other two, and to the stars themselves. The outer ring is noteworth because it’s the furthest ever observed from its star at 340 au. In our Solar System, outer planet Neptune is only about 30 au from the Sun. The disks also contain a lot of dust. Bi’s teams says that the disks have estimated dust masses of 74, 168, and 245 Earth masses, respectively.

ALMA first spotted the misshapen orbit in GW Ori back in 2017. Follow-up observations confirmed the twisted orbit. “We were surprised to see the strong misalignment of the inner ring,” said Jiaqing Bi in a press release. “But the strange warp in the disk is confirmed by a twisted pattern that ALMA measured in the gas of the disk.”

A figure from the study led by Jiaquing Bi. It highlights the twist seen in the gas in the GW Ori system. Image Credit: Bi et al, 2020.

The second research team, led by Stefan Kraus at the University of Exeter, used ALMA and the ESO’s Very Large Telescope (VLT) to observe the GW Ori system. They say the shadow cast by the inner ring onto the outer disk. They also found warm gas at the inner edge of the oddly-shaped ring.

“In our images, we see the shadow of the inner ring on the outer disk. At the same time, ALMA allowed us to measure the precise shape of the ring that casts the shadow. Combining this information allows us to derive the 3-dimensional orientation of the misaligned ring and of the warped disk surface,” said Kraus in the same press release.

ALMA, in which ESO is a partner, and the SPHERE instrument on ESO’s Very Large Telescope have imaged GW Orionis, a triple star system with a peculiar inner region. Unlike the flat planet-forming discs we see around many stars, GW Orionis features a warped disc, deformed by the movements of the three stars at its centre. This composite image shows both the ALMA and SPHERE observations of the disc. The ALMA image shows the disc’s ringed structure, with the innermost ring (part of which is visible as an oblong dot at the very centre of the image) separated from the rest of the disc. The SPHERE observations allowed astronomers to see for the first time the shadow of this innermost ring on the rest of the disc, which made it possible for them to reconstruct its warped shape. Image Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.

The three stars and their orbits play a critical role in shaping the planets’ orbits. Astronomers have been observing them in different wavelengths for 11 years. That covers a complete orbital period.

That 11 years of observational data showed that the stars are not aligned with each other, and are not aligned with the disk either. In their paper, Bi’s team explains that “The A–B binary and the C component can be dynamically viewed as an AB–C binary. The eccentricity of the circumbinary disk may increase through resonant interactions with the binary.” In the Kraus team paper, the authors write that “The orbits of the inner pair (A-B) and the tertiary (AB-C) are tilted 13.9 ± 1.1 degrees from each other”

“This proved crucial to understand how the stars shape the disk,” said team member John Monnier of the University of Michigan.

Schematic diagram from the Bi team’s research showing the proposed geometry of the system. Orbital planes of the AB-C binary (red), the inner dust ring (orange), the gap between the inner and middle dust rings (white dots), the middle dust ring (green), and the outer dust ring (blue) are marked inside out. The left panel is a sky-projected view, and in the right panel the binary is edge-on. The size of the disk components are not to-scale. Image Credit: Bi et al, 2020.

Both research teams then turned to computer simulations for a detailed investigation of the system, and what exactly is causing these misshapen orbits.

Each team came up with its own results.

Representation of the disc structure and stellar orbit of the GW Orionis triple system, as derived from the ALMA and VLT observations by Kraus et al. Orange rings are the (misaligned) rings seen by ALMA. The transparent surfaces correspond to the lower-density dust filaments that connect the rings and that dominate the emission in scattered light.
Credit: Kraus et al., 2020 NRAO/AUI/NSF

For Kraus and his team, the simulations showed that the “disk-tearing effect” is at play in GW Ori. It shows that the gravitational pull of the three stars orbiting in their different planes can warp and break the disks. As the three stars move through their misaligned orbits, the tidal torquing breaks the circumstellar disk into three distinct, precessing rings. “Our results show that disk tearing occurs in young multiple star systems and that it is a viable mechanism to produce warped disks and misaligned disk rings that can precess around the inner binary,” they write in their paper.

Kraus and his colleagues also say that the disk tearing effect can spur planetary formation. “By transporting material out of the disk plane, the disk tearing effect could provide a mechanism for forming planets on oblique or retrograde orbits (orbiting in the opposite direction
to the orbital axis and/or rotation axes of the stars),” they write.

But Jiaquing Bi’s team came to a different conclusion: the presence of an unseen planet.

“We think that the presence of a planet between these rings is needed to explain why the disk was torn apart.”

Team Member Nienke van der Marel of the University of Victoria.

Bi’s team says that the inner, middle, and outer rings are likely misaligned by

11, 35, and 40 degrees to the orbital plane of the GW Ori AB-C binary system, respectively. Their simulations showed that the gravity from the stars is not enough to explain the misalignment between the inner and middle rings. “Our simulations show that the gravitational pull from the triple stars alone cannot explain the observed large misalignment. We think that the presence of a planet between these rings is needed to explain why the disk was torn apart,” said team member Nienke van der Marel of the University of Victoria. “This planet has likely carved a dust gap and broken the disk at the location of the current inner and outer rings,” she added.

Interestingly, Kraus and his team don’t rule out a planet as the cause. “The inner ring contains enough dust to build 30 Earths, which is sufficient for a planet to form in the ring.” In fact, each of the dust rings contains enough material for the cores of several giant planets.

ALMA images of the planet-forming disk with misaligned rings around triple star system GW Orionis. The image on the right is made with ALMA data taken in 2017 from Bi et al. The image on the left is made with ALMA data taken in 2018 from Kraus et al.
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Kraus & J. Bi NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

For now, there’s still uncertainty about the GW Ori system. One of the questions concerns unobserved companions in the disk.

“Dust rings and gaps have been shown to be common in protoplanetary disks, and one of the most exciting hypotheses is that they are produced by embedded companions ranging from stellar-mass all the way to super-Earths,” Bi and her colleagues write in their paper. “Specifically, a companion may be opening the gap between the inner and middle rings and breaking the disk there. Companions at hundreds of astronomical units from their host stars have been found before.”

If there is an unseen companion, it’s formation and migration processes are unclear. And if astronomers find one in the system, it’ll be another first. “If GW Ori’s dust rings are in the process of forming companions, there will be circumtriple companions, which have not been found before (excluding quadruple systems). The system will offer direct clues on the formation of distant companions,” writes Bi and colleagues.


Tiny 'David' Telescope Finds 'Goliath' Planet

Fifteen years ago, the largest telescopes in the world had yet to locate a planet orbiting another star. Today telescopes no larger than those available in department stores are proving capable of spotting previously unknown worlds. A newfound planet detected by a small, 4-inch-diameter telescope demonstrates that we are at the cusp of a new age of planet discovery. Soon, new worlds may be located at an accelerating pace, bringing the detection of the first Earth-sized world one step closer.

"This discovery demonstrates that even humble telescopes can make huge contributions to planet searches," says Guillermo Torres of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), a co-author on the study.

This research study will be posted online at http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 and will appear in an upcoming issue of The Astrophysical Journal Letters.

This is the very first extrasolar planet discovery made by a dedicated survey of many thousands of relatively bright stars in large regions of the sky. It was made using the Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), a network of small, relatively inexpensive telescopes designed to look specifically for planets orbiting bright stars. A team of scientists co-led by David Charbonneau (CfA/Caltech), Timothy Brown of the National Center for Atmospheric Research (NCAR) and Edward Dunham of Lowell Observatory developed the TrES network. Initial support for the TrES network came from NASA's Jet Propulsion Laboratory and the California Institute of Technology.

"It took several Ph.D. scientists working full-time to develop the data analysis methods for this search program, but the equipment itself uses simple, off-the-shelf components," says Charbonneau.

Although the small telescopes of the TrES network made the initial discovery, follow-up observations at other facilities were required. Observations at the W.M. Keck Observatory which, for the University of California, Caltech, and NASA, operates the world's two largest telescopes in Hawaii, were particularly crucial in confirming the planet's existence.

The newfound planet is a Jupiter-sized gas giant orbiting a star located about 500 light-years from the Earth in the constellation Lyra. This world circles its star every 3.03 days at a distance of only 4 million miles, much closer and faster than the planet Mercury in our solar system.

Astronomers used an innovative technique to discover this new world. It was found by the "transit method," which looks for a dip in a star's brightness when a planet crosses directly in front of the star and casts a shadow. A Jupiter-sized planet blocks only about 1/100th of the light from a Sun-like star, but that is enough to make it detectable.

To be successful, transit searches must examine many stars because we only see a transit if a planetary system is located nearly edge-on to our line of sight. A number of different transit searches currently are underway. Most examine limited areas of the sky and focus on fainter stars because they are more common, thereby increasing the chances of finding a transiting system. However the TrES network concentrates on searching brighter stars in larger swaths of the sky because planets orbiting bright stars are easier to study directly.

"All that we have to work with is the light that comes from the star," says Brown. "It's much harder to learn anything when the stars are faint."

"It's almost paradoxical that small telescopes are more efficient than the largest ones if you use the transit method, since we live in a time when astronomers already are planning 100-meter-diameter telescopes," says lead author Roi Alonso of the Astrophysical Institute of the Canaries (IAC), who discovered the new planet.

Most known extrasolar planets were found using the "Doppler method," which detects a planet's gravitational effect on its star spectroscopically by breaking the star's light into its component colors. However, the information that can be gleaned about a planet using the Doppler method is limited. For example, only a lower limit to the mass can be determined because the angle at which we view the system is unknown. A high-mass brown dwarf whose orbit is highly inclined to our line of sight produces the same signal as a low-mass planet that is nearly edge-on.

"When astronomers find a transiting planet, we know that its orbit is essentially edge-on, so we can calculate its exact mass. From the amount of light it blocks, we learn its physical size. In one instance, we've even been able to detect and study a giant planet's atmosphere," says Charbonneau.

The TrES survey examined approximately 12,000 stars in 36 square degrees of the sky (an area half the size of the bowl of the Big Dipper). Roi Alonso, a graduate student of Brown's, identified 16 possible candidates for planet transits. "The TrES survey gave us our initial line-up of suspects. Then, we had to make a lot of follow-up observations to eliminate the imposters," says co-author Alessandro Sozzetti (University of Pittsburgh/CfA).

After compiling the list of candidates in late April, the researchers used telescopes at CfA's Whipple Observatory in Arizona and Oak Ridge Observatory in Massachusetts to obtain additional photometric (brightness) observations, as well as spectroscopic observations that eliminated eclipsing binary stars.

In a matter of two month's time, the team had zeroed in on the most promising candidate. High-resolution spectroscopic observations by Torres and Sozzetti using time provided by NASA on the 10-meter-diameter Keck I telescope in Hawaii clinched the case.

"Without this follow-up work the photometric surveys can't tell which of their candidates are actually planets. The proof of the pudding is an orbit for the parent star, and we got that using the Doppler method. That's why the Keck observations of this star were so important in proving that we had found a true planetary system," says co-author David Latham (CfA).

The planet, called TrES-1, is much like Jupiter in mass and size (diameter). It is likely to be a gas giant composed primarily of hydrogen and helium, the most common elements in the Universe. But unlike Jupiter, it orbits very close to its star, giving it a temperature of around 1500 degrees F.

Astronomers are particularly interested in TrES-1 because its structure agrees so well with theory, in contrast to the first discovered transiting planet, HD 209458b. The latter world contains about the same mass as TrES-1, yet is around 30% larger in size. Even its proximity to its star and the accompanying heat don't explain such a large size.

"Finding TrES-1 and seeing how normal it is makes us suspect that HD 209458b is an `oddball' planet," says Charbonneau.

TrES-1 orbits its star every 72 hours, placing it among a group of similar planets known as "hot Jupiters." Such worlds likely formed much further away from their stars and then migrated inward, sweeping away any other planets in the process. The many planetary systems found to contain hot Jupiters indicate that our solar system may be unusual for its relatively quiet history.

Both the close orbit of TrES-1 and its migration history make it unlikely to possess any moons or rings. Nevertheless, astronomers will continue to examine this system closely because precise photometric observations may detect moons or rings if they exist. In addition, detailed spectroscopic observations may give clues to the presence and composition of the planet's atmosphere.


Hidden giant planet discovered orbiting tiny white dwarf star

Researchers say that until now there has been no evidence of a planet that has survived a star's transition to a white dwarf.

Evidence of a giant planet orbiting a dead white dwarf star has been found for the first time.

Astronomers say the evidence for the distant planet comes in the form of a disc of gas created from its evaporating atmosphere.

The Neptune-like planet is thought to be more than four times the size of the Earth-sized white dwarf.

The giant planet orbits the star about once every 10 days, leaving a trail of gas comprised of hydrogen, oxygen and sulphur in its wake.

Until now, there has been no evidence of a planet that has survived a star&rsquos transition to a white dwarf, researchers say.

The discovery by astronomers from the University of Warwick&rsquos Department of Physics and the Millennium Nucleus for Planet Formation (NPF) at the University of Valparaiso is published in the journal Nature.

They say it is the first evidence of a giant planet orbiting a white dwarf star.

The star, WDJ0914+1914, was identified in a survey of 10,000 white dwarfs observed by the Sloan Digital Sky Survey.

Researchers say the star is around 2,000 light years from Earth.

Astronomers at Warwick analysed subtle variations in the light emitted from the system to identify the elements present around the star.

They detected very minute spikes of hydrogen in the data, but also of oxygen and sulphur, which they had never seen before.

Using the Very Large Telescope of the European Southern Observatory in Chile they found the shape of the gases are typical indicators of a ring of gas.

Lead author Dr Boris Gaensicke, from the University of Warwick, said: &ldquoAt first, we thought that this was a binary star with an accretion disc formed from mass flowing between the two stars.

&ldquoHowever, our observations show that it is a single white dwarf with a disc around it roughly 10 times the size of our sun, made solely of hydrogen, oxygen and sulphur.

&ldquoSuch a system has never been seen before, and it was immediately clear to me that this was a unique star.&rdquo

Analysis of the data suggests the composition of the disc matches what scientists expect for the deeper layers of our own solar system&rsquos ice giants, Uranus and Neptune.

Dr Matthias Schreiber from the University of Valparaiso calculated that the 28,000C hot white dwarf is slowly evaporating this hidden icy giant by bombarding it with high energy photons.

It is pulling its lost mass into a gas disc around the star at a rate of more than 3,000 tonnes per second.

Dr Gaensicke said: &ldquoThis star has a planet that we can&rsquot see directly, but because the star is so hot it is evaporating the planet, and we detect the atmosphere it is losing.

&ldquoThere could be many cooler white dwarfs that have planets but lacking the high-energy photons necessary to drive evaporation, so we wouldn&rsquot be able to find them with the same method.

&ldquoThis discovery is major progress because over the past two decades we had growing evidence that planetary systems survive into the white dwarf stage.

&ldquoWe&rsquove seen a lot of asteroids, comets and other small planetary objects hitting white dwarfs, and explaining these events requires larger, planet-mass bodies further out.&rdquo

He added that having evidence for an actual planet was an &ldquoimportant step&rdquo.

Dr Schreiber added: &ldquoIn a sense, WDJ0914+1914 is providing us with a glimpse into the very distant future of our own solar system.&rdquo

The white dwarf was once a star similar to the sun but eventually ran out of fuel, and swelled up into a red giant, a few hundred times the size of the sun.

During that phase of its life, the star will have lost about half of its mass and what was left has shrunk, ending up size of the Earth.

It is essentially the burnt-out core of the former star.

Once the Earth&rsquos sun runs out of fuel in about 4.5 billion years it will shed its outer layers, destroying Mercury, Venus, and probably the Earth, eventually exposing the burnt-out core &ndash the white dwarf.

In a companion paper led by Dr Schreiber and Dr Gaensicke, published in Astrophysical Journal Letters, they detail how this will radiate enough high energy photons to evaporate Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune.


Remnant Core of Giant Planet Found Orbiting Sun-Like Star TOI-849

An artist’s impression of a Neptune-sized exoplanet. Image credit: Mark Garlick / University of Warwick.

TOI-849 is a G-dwarf star located 741 light-years away in the constellation of Sculptor.

Also catalogued as TIC33595516 and TYC 6431-1158-1, the star is slightly smaller and less massive than the Sun and is 6.7 billion years old.

TOI-849b has a radius smaller than Neptune’s but an anomalously large mass of 39.1 times that of Earth, nearly half the mass of Saturn.

The object is 3.4 times bigger than our home planet and its mean density is 5.2 g/cm 3 , similar to Earth’s, making it the densest Neptune-sized planet discovered so far.

TOI-849b has an equilibrium temperature of 1,527 degrees Celsius (2,781 degrees Fahrenheit) and an orbital period of only 18 hours, making it an ‘ultra-short-period’ object.

The planetary core is also in the so-called Neptunian desert, a region close to stars where astronomers rarely see planets of Neptune’s mass or larger.

“While this is an unusually massive planet, it’s a long way from the most massive we know,” said Dr. David Armstrong, a researcher in the Centre for Exoplanets and Habitability and the Department of Physics at the University of Warwick.

“But it is the most massive we know for its size, and extremely dense for something the size of Neptune, which tells us this planet has a very unusual history.”

“The fact that it’s in a strange location for its mass also helps — we don’t see planets with this mass at these short orbital periods.”

“TOI-849b has a high density and therefore has to primarily consist of iron, rock and water, but only very little hydrogen and helium,” said Dr. Christoph Mordasini, an astronomer in the Physics Institute at the University of Bern.

“Such a small amount of hydrogen and helium is really astonishing for such a massive planet.”

“We would expect a planet this massive to have accreted large quantities of hydrogen and helium when it formed.”

TOI-849b was discovered by NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) and then confirmed using the High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) spectrograph mounted on the 3.6-m telescope at ESO’s La Silla Observatory.

“There are two theories as to why we are seeing the planet’s core, rather than a typical gas giant,” the astronomers said.

“The first is that it was once similar to Jupiter but lost nearly all of its outer gas through a variety of methods. These could include tidal disruption, where the planet is ripped apart from orbiting too close to its star, or even a collision with another planet.”

“Large-scale photoevaporation of the atmosphere could also play a role, but can’t account for all the gas that has been lost.”

“Alternatively, it could be a failed gas giant,” they said.

“We believe that once the core of the gas giant formed then something could have gone wrong and it never formed an atmosphere.”

“This could have occurred if there was a gap in the disk of dust that the planet formed from, or if it formed late and the disk ran out of material.”

“We have the opportunity to look at the core of a planet in a way that we can’t do in our own Solar System,” Dr. Armstrong said.

“There are still big open questions about the nature of Jupiter’s core, for example, so strange and unusual exoplanets like this give us a window into planet formation that we have no other way to explore.”

“Although we don’t have any information on its chemical composition yet, we can follow it up with other telescopes.”

“Because TOI-849b is so close to the star, any remaining atmosphere around the planet has to be constantly replenished from the core. So if we can measure that atmosphere then we can get an insight into the composition of the core itself.”

The discovery is reported in a paper published in the July 1, 2020 issue of the journal Nature.


Young Super-Jupiter Circles Its Binary Star Once Every 15,000 Years

Astronomers are still searching for a hypothetical Planet Nine in the distant reaches of the Solar System, but an 11-Jupiter-mass planet called HD 106906b is looking more and more like the Planet Nine of its planetary system.

HD 106906b occupies an unlikely orbit around a double star 336 light-years away and it may be offering clues to something that might be much closer to home: a hypothesized distant member of our Solar System dubbed Planet Nine. Image credit: NASA / ESA / Hubble / M. Kornmesser.

HD 106906 is a binary star system located 336 light-years from Earth in the constellation of Crux.

The system is about 15 million years old, and hosts a giant planet, HD 106906b, discovered by the Magellan Telescopes at the Las Campanas Observatory in 2013.

However, astronomers did not then know anything about the planet’s orbit.

This required something only the NASA/ESA Hubble Space Telescope could do: collect very accurate measurements of HD 106906b’s motion over 14 years with extraordinary precision.

A research team led by Meiji Nguyen from the University of California, Berkeley, determined that the planet circles the twin host stars at a distance of 730 AU once every 15,000 years, making it a distant cousin of Planet Nine.

The planet’s orbit is very inclined, elongated and external to a dusty debris disk that surrounds the stars.

“To highlight why this is weird, we can just look at our own Solar System and see that all of the planets lie roughly in the same plane,” Nguyen said.

“It would be bizarre if, say, Jupiter just happened to be inclined 30 degrees relative to the plane that every other planet orbits in.”

“This raises all sorts of questions about how HD 106906b ended up so far out on such an inclined orbit.”

The prevailing theory to explain how HD 106906b arrived at such a strange orbit is that it formed much closer to its stars — at a distance of about 3 AU.

However, drag within the system’s gas disk caused the planet’s orbit to decay, forcing it to migrate inward toward its stellar hosts.

The gravitational forces from the whirling twin stars then kicked it out onto an eccentric orbit that almost threw it out of the system and into the void of interstellar space.

Then a star passed very close by to this system, stabilising the exoplanet’s orbit and preventing it from leaving its home system.

This scenario to explain HD 106906b’s bizarre orbit is similar in some ways to what may have caused the hypothetical Planet Nine to end up in the outer reaches of our Solar System, beyond the Kuiper Belt.

“Despite the lack of detection of Planet Nine to date, the orbit of the planet can be inferred based on its effect on the various objects in the outer Solar System,” said Dr. Robert De Rosa, an astronomer at ESO.

“This suggests that if a planet was indeed responsible for what we observe in the orbits of trans-Neptunian objects it should have an eccentric orbit inclined relative to the plane of the Solar System.”

“This prediction of the orbit of Planet Nine is similar to what we are seeing with HD 106906b.”

L'article de l'équipe a été publié dans le Journal astronomique.

Meiji M. Nguyen et al. 2021. First Detection of Orbital Motion for HD 106906 b: A Wide-separation Exoplanet on a Planet Nine-like Orbit. AJ 161, 22 doi: 10.3847/1538-3881/abc012


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