Astronomie

Comment connaît-on l'ordre des nouvelles planètes Trappist-1 ?

Comment connaît-on l'ordre des nouvelles planètes Trappist-1 ?

En utilisant la photométrie de transit, les astronomes ont pu découvrir les trappistes b à h. Sur la base de cette question, nous apprenons que la dénomination des planètes est basée sur leur distance à leur étoile (b étant la plus proche).

Mais comment déterminons-nous réellement la distance de l'étoile ? D'après ma compréhension de la photométrie de transit, nous ne voyons essentiellement qu'une ombre sur le fond de l'étoile. Cela peut nous dire que la planète existe, mais comment connaît-on la distance entre la planète et l'étoile ?


En utilisant les lois de Kepler.

On peut déterminer la période orbitale, $P$, chaque planète a en regardant simplement le temps entre les transits pour une planète donnée. Chaque planète a un transit distinct, il est donc facile de distinguer quelle planète transite et nous pouvons calculer une période assez facilement.

La loi de Kepler nous dit alors que si vous êtes en orbite avec une période spécifique, vous avoir être en orbite à une distance spécifique (basée sur des paramètres du système). L'équation générale est donnée par

$$P^2 = frac{4pi}{GM_{star}}a^3$$

$G$ est juste la constante gravitationnelle, $M_{étoile}$ est bien sûr la masse de l'étoile et assez bien connue, et $a$ est le rayon auquel tourne la planète. Calculez simplement $a$ pour chacune de vos planètes et mettez-les dans le bon ordre. Vous pouvez même le faire vous-même en utilisant les données du papier.


Pourquoi trouver de nouvelles planètes semblables à la Terre est important

Il y a sept ans, personne – même un astronome – ne pouvait vous dire s'il existait des planètes qui pourraient ressembler à la Terre.

De l'autre côté de la Galaxie, à un peu moins de 40 années-lumière, sept longues ombres balayent notre planète. Ces ombres appartiennent aux planètes du système TRAPPIST-1, sept mondes de la taille de la Terre dont les découvertes ont été annoncées en grande pompe la semaine dernière.

Dirigée par Michael Gillon de l'Université de Liège, une équipe internationale d'astronomes a déployé des télescopes spatiaux et terrestres pour faire ces incroyables découvertes : trois des planètes TRAPPIST-1 ont été révélées l'année dernière, et l'annonce récente en dévoile quatre supplémentaires.

Chaque monde passe devant son étoile mère de notre point de vue, créant ces ombres - appelées "transits" - qui atténuent la lumière de l'étoile pendant le passage de la planète.

Les transits se produisent à chaque tour que les planètes font autour de leur soleil, et en mesurant le temps qu'il faut entre elles, nous pouvons chronométrer la durée de leur année. A partir de là, quelques calculs permettent de déduire à quelle distance ils se trouvent de leur étoile, dont l'énergie les maintient au chaud.


Le cosmos appelle. Que disons nous?

Plus nous regardons l'univers, plus nous soupçonnons que quelqu'un regarde en arrière. La possibilité est devenue encore plus intrigante plus tôt cette année lorsqu'une équipe internationale d'astronomes a découvert au moins trois planètes dans le système stellaire Trappist-1 à proximité qui pourraient être capables de soutenir la vie.

La découverte de la vie sur un autre monde changerait le nôtre. Cela changerait fondamentalement la façon dont chacun de nous ressent le fait d'être un être vivant dans le cosmos. Et comme cela semble toujours être le cas avec les découvertes en astronomie, ce serait une leçon d'humilité.

Vous connaissez probablement quelques exemples célèbres. Copernic a montré que la Terre et les autres planètes observables se déplacent autour du soleil, pas le soleil autour de la Terre. Galilée a montré que la lune est couverte d'énormes pics escarpés et de vallées accidentées. Des astronomes de partout ont montré que notre soleil, notre étoile qui donne la vie, n'est pas une grosse affaire, c'est une parmi des milliards. Même notre galaxie n'est guère inhabituelle. Des milliards d'entre eux aussi.

Imaginez simplement trouver une planète avec une température de surface confortable et une atmosphère avec des quantités substantielles non seulement de vapeur d'eau, mais aussi de méthane, le principal composant du gaz naturel. Bien que, nominalement, il existe plus d'une façon de le produire, la principale façon d'obtenir du nouveau gaz naturel et des molécules organiques est par les processus naturels des organismes. Nous parlons de microbes, soit ceux qui habitent les mers et les marécages, soit ceux qui vivent à l'intérieur de créatures comme nous.

Alors, où chercher si nous voulons trouver des microbes ? Mieux encore, à quoi ressemble-t-on ? Trouver une planète pas trop différente de la nôtre serait un point de départ logique. Ce qui distingue la Terre de toutes les autres planètes que nous connaissons bien — Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune — est sa distance au soleil, ce qui lui permet d'avoir de l'eau liquide. Il a une pression atmosphérique et des températures de surface appropriées entre les points de congélation et d'ébullition de l'eau liquide, de 0 à 100 degrés Celsius (ou de 32 à 212 dans ces degrés "Fahrenheit" pittoresques).

Les scientifiques qui ont trouvé le système Trappist-1 cherchaient exactement cela, et ils ont trouvé non pas une, mais sept exoplanètes – des planètes qui ne font pas partie de notre système solaire – en orbite autour de l'étoile. Trois semblent bien adaptés pour avoir de l'eau liquide sur leurs surfaces.

Dans les mois et les années à venir, les astronomes affineront la recherche, dans l'espoir de découvrir les données spectrales critiques qui nous diraient s'il y a de la vapeur d'eau dans ces atmosphères éloignées, ainsi que de l'eau liquide dans un océan.

Pourtant, les visites extraterrestres sont très improbables. D'après toute la physique que nous comprenons, il n'existe aucun moyen pratique pour nous de voyager, à la manière d'un astronaute, vers un autre système stellaire. Il y a tout simplement trop d'espace dans l'espace. Un vaisseau spatial mettrait des dizaines de milliers d'années pour atteindre Proxima Centauri, l'étoile la plus proche de la nôtre. Ce serait plusieurs fois cette distance à Trappist-1, qui est à 40 années-lumière. Et malgré des décennies d'écoute et de recherche, nous n'avons pas entendu de signal intelligible du cosmos. (Insérez votre propre blague sur la politique terrienne ici.)

N'importe quel signal, n'importe quel scintillement, n'importe quel faisceau d'un système stellaire lointain déclencherait un barrage de questions : ont-ils un langage écrit ? Ont-ils des fermes ? Ont-ils des relations sexuelles ? Ont-ils besoin de ces choses ? viennent-ils visiter? Et puis, qu'est-ce qu'on fait s'ils sont en route ? Que penseraient-ils de nous ? Sommes-nous de dignes correspondants, communiquant à travers l'immensité de l'espace ? Ou, les affaires humaines sont-elles trop insignifiantes et insignifiantes pour concerner une autre race d'êtres ?

Si ces extraterrestres pouvaient voyager ici, ils ne penseraient probablement pas beaucoup plus à nous que nous ne pensons aux termites : « Ces humains sont vraiment intéressants. Ils construisent [l'équivalent] d'espaces de vie complexes (tertres) avec seulement des instructions rudimentaires (gouvernements constitutionnels, oligarchies, technocraties).

Mais ce serait à peu près tout. Après tout, nous semblons être en train de rendre notre monde natal invivable pour des milliards de personnes de notre espèce, sans parler des dizaines d'espèces en danger d'extinction. Si nous recevions un signal de là-bas, cela changerait-il nos attitudes ?

Les chercheurs du programme Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (Trappist) seraient des penseurs profonds épris de paix, tout comme l'homonyme de leur programme, les moines trappistes. Nous pourrions apprendre quelque chose d'eux.

Le budget militaire mondial est d'environ 1,7 billion de dollars. Avec la bonne inspiration - disons, garder notre planète entière assez longtemps pour voir ce qu'il y a à l'autre extrémité de ce signal extraterrestre hypothétique - nous pourrions réduire cela de moitié et utiliser le reste pour unir, protéger et renforcer notre Terre malade plutôt que de la déchirer. .


Informations sur l'étude

Étude publiée le: 6 janvier 2020

Auteur(s) de l'étude: Thomas J. Fauchez, Geronimo L. Villanueva, Edward W. Schwieterman, Martin Turbet, Giada Arney, Daria Pidhorodetska, Ravi K. Kopparapu, Avi Mandell & Shawn D. Domagal-Goldman

L'étude a été réalisée à: NASA Goddard Space Flight Center, Goddard Earth Sciences Technology and Research (GESTAR), Universities Space Research Association, GSFC Sellers Exoplanet Environments Collaboration, NASA Astrobiology Institute, NASA Postdoctoral Program, Blue Marble Space Institute of Science, Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) ) Virtual Planetary Laboratory, Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, University of Maryland

L'étude a été financée par: Programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne, Modèle de financement interne des scientifiques de la Division des sciences planétaires de la NASA.

Disponibilité des données brutes: Disponible sur demande raisonnable de l'auteur.


3. TRAPPISTE-1g

Vue d'artiste de TRAPPIST-1g

  • Orbite : 12,35 jours
  • Distance de l'étoile : 0,045 UA
  • Rayon : 1,13 celui de la Terre
  • Masse : 1,34 celle de la Terre

Ce que nous savons : TRAPPIST-1g ne fait que gratter le bord extérieur de la zone habitable du système, et nous nous dirigeons vers la prochaine. C'est la plus grande des planètes du système TRAPPIST-1 et on pense qu'elle est une bonne candidate pour héberger de l'eau liquide. Mais la vraie raison pour laquelle il figure si haut sur notre liste est qu'il s'enorgueillit d'années assez longues pour une planète TRAPPIST-1, et moins nous devons célébrer la Saint-Valentin, mieux c'est.


Leurs orbites sont-elles stables ?

Les planètes ont besoin d'orbites stables sur une période de temps biologiquement significative pour que la vie se développe. Les conditions qui changent trop rapidement empêchent la vie de survivre et de s'adapter. Une planète a besoin d'une quantité stable de rayonnement solaire et d'une température stable pour soutenir la vie. Si le rayonnement solaire et la température de la planète fluctuaient trop rapidement ou trop en raison de l'instabilité orbitale, alors la vie ne serait pas en mesure de s'adapter à ces changements.

À l'heure actuelle, rien n'indique que les orbites des planètes TRAPPIST 1 soient instables. Mais nous sommes encore au stade préliminaire de l'enquête. Nous avons besoin d'un échantillonnage plus long de leurs orbites pour en être sûr.


TRAPPIST-1 : L'importance de l'âge

Si la vie peut naître autour des étoiles naines rouges, on pourrait penser que TRAPPIST-1 serait l'endroit à regarder. Abritant sept planètes, cette étoile naine ultrafroide M8V à environ 40 années-lumière du Verseau existe depuis longtemps. La tranche d'âge dans une nouvelle étude sur la question va de 5,4 milliards d'années à près de dix milliards d'années. Et nous avons plus d'une planète de zone habitable à regarder.

Adam Burgasser (UC-San Diego) et Eric Mamajek (JPL) sont à l'origine des calculs d'âge, qui apparaissent dans un article qui a été accepté à Le Journal d'Astrophysique. Nous n'avons aucune idée du temps qu'il faut à la vie pour émerger, n'ayant qu'un seul exemple sur lequel travailler, mais il est encourageant de constater que nous en trouvons des preuves très tôt dans l'histoire de la Terre, remontant à quelque 3,8 milliards d'années. Mais nous avons aussi beaucoup à apprendre sur l'habitabilité autour des naines rouges en général.

Image: Cette illustration montre à quoi pourrait ressembler le système TRAPPIST-1 d'un point de vue près de la planète TRAPPIST-1f (à droite). Crédit : NASA/JPL-Caltech. [Note de PG au JPL : veuillez ajouter les noms des artistes à ces images ! Je veux créditer l'artiste mais je n'ai aucune idée de qui c'est].

L'avantage d'être une naine rouge un peu plus âgée est que l'activité des fusées éclairantes aurait dû ralentir avec le temps, ce que les auteurs confirment. Cela ne le rend pas nécessairement bénin. En fait, comme le souligne l'article, "malgré l'émission modeste de TRAPPIST-1 par rapport à d'autres naines de la fin de M, l'environnement de rayonnement et de particules est toujours extrême par rapport à la Terre".

Et parce que les planètes de la zone habitable (e, f et g) autour de l'orbite de TRAPPIST-1 sont aussi proches qu'elles le font, les sept planètes orbitent dans l'orbite de Mercure autour du Soleil, elles ont longtemps été exposées à des radiations qui pourraient ont détruit leur atmosphère et fait évaporer leurs océans. Les périodes orbitales varient ici de 1,5 à 19 jours, avec des demi-grands axes orbitaux de 0,011 à 0,062 UA. Serré en effet !

L'article note que sur la base des estimations actuelles, les émissions à haute énergie de TRAPPIST-1 sont probablement suffisantes pour avoir évaporé la masse d'eau d'un océan terrestre de chacune des planètes, sauf les deux externes au cours de la durée de vie du système stellaire. Une autre note inquiétante : le processus de décapage d'une atmosphère peut passer à la vitesse supérieure lorsque les lignes de champ magnétique d'une étoile interagissent avec celles d'une planète, canalisant les particules de vent stellaire directement à la surface de la planète.

Mais nous n'en savons pas assez sur ces planètes pour faire l'appel, et il y a d'autres facteurs qui entrent en jeu, y compris la possibilité d'atmosphères épaisses. À partir de la préimpression :

… les estimations actuelles des densités des planètes sont généralement inférieures à la densité moyenne de la Terre (Gillon et al. 2017 Wang et al. 2017), suggérant des mondes riches en volatiles qui peuvent avoir de vastes réservoirs tandis que l'évaporation des océans et la perte d'hydrogène pourraient entraîner une perte d'oxygène et d'hydrogène. atmosphère riche en ozone qui pourrait protéger la surface des flux UV élevés (Luger & Barnes 2015 O'Malley James & Kaltenegger 2017). Les mesures de spectroscopie de transit des atmosphères de ces planètes sont actuellement insuffisantes pour détecter les signatures de tous les éléments sauf les plus légers (de Wit et al. 2016), mais le télescope spatial James Webb devrait avoir la sensibilité pour détecter les atmosphères de type terrestre autour de ces planètes. , s'ils existent (Barstow & Irwin 2016).

La question clé est donc la suivante : trouverons-nous des atmosphères sur ces planètes lorsque nous aurons la technologie en place pour les repérer ? TRAPPIST-1 est suffisamment proche de la Terre pour que les actifs spatiaux devraient pouvoir nous donner une réponse bientôt. Vous pouvez voir à quel point le télescope spatial James Webb est important alors que nous regardons vers l'avenir de la caractérisation des atmosphères des planètes de la masse terrestre. Une atmosphère épaisse peut protéger une surface planétaire et redistribuer la chaleur du jour vers l'obscurité sur ces mondes vraisemblablement verrouillés par les marées. Trop d'une bonne chose, bien sûr, peut conduire au genre d'effets de serre qui ont tant ravagé notre monde voisin Vénus.

L'étude de Burgasser et Mamajek est importante, car l'âge est essentiel pour comprendre l'évolution du système planétaire de cette étoile. Le papier utilise une variété d'outils, allant de la densité moyenne à l'activité de torche, l'absorption du lithium, la métallicité, la cinématique, la rotation et l'activité magnétique pour faire appel à l'âge. Un autre facteur : la vitesse à laquelle l'étoile se déplace dans la galaxie.

La conclusion que TRAPPIST-1 est une étoile bien plus ancienne qu'on ne le pensait auparavant a des implications pour la stabilité du système planétaire :

… Simulations à N corps présentées dans Gillon et al. (2017) ont montré que le système planétaire était constamment instable sur des échelles de temps < 0,5 Myr, avec seulement 8% de chances de survivre à 1 Gyr. Ceci est réfuté par l'âge beaucoup plus avancé que nous déduisons pour l'étoile TRAPPIST-1. Cependant, des simulations récentes montrent que la configuration résonante de ces planètes est en fait très stable grâce à la migration du disque sur des échelles de temps de 50 Myr (10 10 orbites), avec ou sans amortissement de l'excentricité. Le fait que ce système semble avoir persisté pendant plus de 5 Gyr, malgré des interactions dynamiques facilement détectables par les variations de temps de transit (Gillon et al. 2017 Wang et al. 2017), suggère que la configuration résonante est en effet intrinsèquement stable.

Addenda: Je n'étais pas clair sur la question de la migration et de la stabilité du disque, une question sur laquelle le Dr Burgasser a eu la gentillesse de commenter dans un e-mail. Il fait référence à un article de 2017 intitulé « Convergent Migration Renders TRAPPIST-1 Long-lived » par Daniel Tamayo et ses collègues (résumé ici), et poursuit en disant ceci :

En bref, leurs simulations montrent que le système T-1 doit avoir migré lentement pour se retrouver dans son système compact, et utilise en fait le disque pour amortir toute excentricité qui se produit entre les planètes en mouvement. De tels systèmes ne sont pas « à l'abri » des instabilités, mais les auteurs de cet article ont pu montrer pour une gamme de conditions initiales une configuration planétaire qui ressemble à T-1 et dure un grand nombre d'orbites (10 milliards !).

Le travail actuel a été effectué avec les données du télescope spatial Spitzer, dont l'utilisation continue devrait aider à resserrer les estimations des densités de la planète TRAPPIST-1, ce qui est également un facteur lorsque nous essayons de déterminer leurs compositions. Des travaux supplémentaires avec Hubble et, bien sûr, avec JWST devraient nous aider à savoir s'il existe effectivement des atmosphères dans ce système planétaire.

L'article est Burgasser & Mamajek, « On the Age of the TRAPPIST-1 System », accepté à Le Journal d'Astrophysique (préimpression).

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En supposant que l'étoile M est aussi ancienne qu'indiqué,
Alors pourquoi supposer que TOUS ont commencé comme
près des planètes terrestres. Et si la planète extérieure (H) était en fait
un mini-neptune. Pourrions-nous regarder le CORE d'un petit jovien Donnant lieu à la possibilité qu'il ait récemment connu des conditions d'un jumeau proche de la Terre beaucoup plus froid à 0,75 RE. Cela signifierait toujours que tout liquide de surface et toute atmosphère seront éventuellement emportés, stérilisant la planète, mais pour une fenêtre limitée, cela pourrait marginalement être en mesure de donner naissance à la vie.

Le Wang et al. les estimations de masse suggèrent que ces planètes sont toutes riches en volatiles (c'est-à-dire non rocheuses) même à l'heure actuelle, à l'exception possible de TRAPPIST-1c. Selon cette étude prenant en compte la formation et la migration du système, même b et c sont bien plus riches en eau que les planètes telluriques de notre système solaire, tandis que les planètes extérieures f et g contiennent environ 50 % d'eau en masse.

S'ils sont riches en eau, cela signifie-t-il qu'ils
être des analogues des lunes de Jupiter. La plupart de ces lunes glacées
sont estimées à 50 % eau/glace et 50 % silicate et autres
type matériaux solides.

Retour du calcul de l'enveloppe nécessaire ici.
Combien de temps faudrait-il pour faire bouillir l'eau/la glace du calisto, si c'était le cas
placé sur une orbite entre la Terre. Sans ambiance ? et
marée bloquée au soleil? peut-être serait-ce un monde très nuageux ?
Mon Swag, 5 milliards d'années.

Selon Lehmer, Catling & Zahnle (2017), la glace sur les lunes de la taille de Ganymède peut survivre longtemps à condition qu'elles restent en dehors de la distance de la serre. Les lunes de la taille d'une Europe ne sont pas aussi chanceuses. Ils ne considèrent que les atmosphères de vapeur d'eau pure, de sorte que la surface ne dépasse jamais le point de congélation sans entrer également dans un état de serre incontrôlable.

Quant à TRAPPIST-1, la situation semble moins prometteuse. Quarles et al. (2017) (qui a utilisé les estimations antérieures et plus élevées pour les masses planétaires) prédisent que la base de l'enveloppe d'eau sur la planète f est probablement trop chaude pour que des glaces à haute pression se forment (plutôt comme Uranus et Neptune), avec pour résultat que & #8220il n'est pas plus susceptible d'être habitable que tout autre géant gazeux ou glaciaire avec des nuages ​​d'eau dans son atmosphère”.

Je ne suis pas sûr que le temps ait beaucoup de valeur. La Terre sera inhospitalière à la surface de la vie multicellulaire dans 0,5 à 1 milliard d'années, alors que le soleil continuera d'émettre plus d'énergie.

Il serait bon de confirmer les atmosphères pour éliminer la possibilité qu'elles aient été dépouillées, mais si une vie semblable aux protistes existe, elle pourrait survivre dans la lithosphère tant qu'il y a de l'eau dans les roches. C'est en supposant que la vie ait jamais commencé ou ensemencée.

Je pense que dans quelques décennies, nous pourrions bien avoir de bonnes statistiques sur les atmosphères des exoplanètes et des biosignatures robustes pour la vie multicellulaire. Cependant, si cela s'avère rare ou même inexistant, alors nous sommes confrontés au même problème que nous avons avec notre voisin, Mars. La vie a-t-elle émergé sur Mars et y a-t-il encore de la vie sous la surface ? Ou Mars est-il stérile ?

En fin de compte, nous devrons envoyer des sondes pour le savoir. Cela s'avérera coûteux et prendra beaucoup de temps, donc si la galaxie est remplie de vie microbienne, nous ne le saurons peut-être pas sans observation dans in situ.

Une galaxie largement dépourvue de vie pourrait être scientifiquement moins intéressante, en particulier pour les [astro]biologistes. OTOH, cela donne à la civilisation humaine une bonne opportunité de coloniser ces mondes, en les terraformant dans des conditions approximativement adaptées aux humains et à nos espèces descendantes. Cela pourrait prendre un million d'années pour le faire. Mais quel fantastique héritage humain ce serait.

Il serait bon d'obtenir une estimation plus précise des masses des planètes, existe-t-il des perspectives réalistes pour la détection par RV ? Je vois qu'il y a des limites astrométriques à la présence de géantes gazeuses externes, mais je suppose qu'une telle planète aurait une influence perturbatrice sur le système interne très dense, il serait donc surprenant d'en trouver une là-bas.

Pardonnez mon souvenir rudimentaire de la science fondamentale, ai-je raison de penser que, si les estimations des densités des planètes sont correctes, les planètes doivent avoir une atmosphère / être gazeuses ? En d'autres termes, y a-t-il un moyen pour qu'une planète à faible densité puisse encore être « rocheuse » ? J'imagine qu'il pourrait y avoir des compositions qui seraient moins denses que la terre mais toujours “rocky”, mais sait-on à quelle densité une planète ne peut plus raisonnablement encore être dépourvue d'atmosphère ?

Je pense que nous pourrions être limités en ne sachant pas exactement quels pourraient être les rayons de ces corps.

Les masses sont plus un problème que les rayons ici, il existe divers facteurs qui peuvent fausser les estimations des variations de temps de transit.

Quant à savoir si une planète à faible densité pourrait être rocheuse, les planètes moins massives auraient moins de compression à l'intérieur et seraient donc généralement moins denses même si elles ont la même composition. Les planètes terrestres avec une plus faible proportion de fer dans leur composition seraient également moins denses, mais les planètes TRAPPIST-1 (à l'exception possible de TRAPPIST-1c) ont des estimations de masse si faibles que même une composition complètement sans fer serait trop dense. .

Sinon, il pourrait être possible qu'une planète qui s'est formée à l'intérieur de la limite des neiges devienne une planète principalement rocheuse avec une atmosphère d'hydrogène épaisse et une faible teneur en glace, quelque chose comme une version d'Uranus ou de Neptune avec un noyau rocheux plutôt qu'un noyau de glace / roche . Il est possible que certaines "Neptunes chaudes" extrasolaires soient ce type de planète grâce au fait que vous pouvez faire correspondre les mêmes valeurs de masse et de rayon avec différentes compositions possibles : ajouter plus de glace au mélange signifie que vous avez besoin de moins d'hydrogène pour gonfler le rayon, et vice-versa. Néanmoins, même si de tels « Neptunes rocheux » existent (je suppose que vous pourriez appeler ces « géants rocheux » pour refléter le terme « géants de glace » tel qu'il est utilisé pour Uranus et Neptune, pas particulièrement intéressé par le terme cependant), elles ne correspondent pas à ce que nous entendons généralement par planètes "rocheuses" ou "terrestres".

Pensons-nous qu'en raison de sa faible vitesse de rotation apparente, nous observons TC depuis l'un de ses pôles ?

Si nous regardions TC depuis près de ses pôles, cela n'impliquerait-il pas que l'inclinaison des orbites des planètes est proche de 90° ? Ce qui est bien plus haut que notre propre système solaire et à l'exception d'Uranus, plus haut que n'importe lequel des systèmes lunaires.

Quel effet aurait une orbite autour des pôles d'une étoile sur l'habitabilité ?

Je ne pense pas. La vitesse de rotation projetée v*péché(je) est donné comme 6 km/s, qui semble finalement provenir de Reiners & Basri (2010), où il est donné comme 6,0 ± 2,0 km/s. La période et le rayon de rotation sont donnés comme 3,295 ± 0,003 jours et soit 0,117 ± 0,004 ou 0,121 ± 0,003 rayons solaires, ce qui donne une vitesse de rotation équatoriale d'environ 1,8 km/s. Ceci est inférieur à la valeur mesurée, ce qui suggère qu'une erreur systématique s'est glissée quelque part (sin(je) ne peut pas être supérieur à 1). Certes, il ne semble pas y avoir de preuves de faibles valeurs d'inclinaison qui indiqueraient un point de vue de pôle.

Est-il possible que les interactions de marée entre des planètes aussi proches puissent générer des champs magnétiques ?


Une nouvelle façon de détecter l'oxygène dans les atmosphères des exoplanètes

Environ 21% de l'atmosphère terrestre est composée d'oxygène. Sur notre planète, l'oxygène est produit par des organismes vivants, notamment des plantes, des algues et des cyanobactéries. Si nous pouvions détecter de l'oxygène dans l'atmosphère d'une exoplanète, cela pourrait être un indice que quelque chose y vivait. Image via Shutterstock/ La conversation.

Le lancement du télescope spatial James Webb de la NASA est actuellement prévu pour le début de 2021. Ce sera le successeur de Hubble et un nouvel outil puissant dans la recherche et l'étude des exoplanètes (mondes en orbite autour d'autres étoiles) en particulier. qui pourrait être en mesure de soutenir la vie. Les chercheurs disent maintenant qu'ils ont développé une nouvelle technique qui pourrait aider les scientifiques à utiliser le télescope Webb pour détecter une éventuelle signature clé de la vie extraterrestre - l'oxygène, dans l'atmosphère d'un monde lointain - avec une plus grande efficacité que prévu.

Les chercheurs, du Goddard Space Flight Center de la NASA, ont annoncé que le télescope Webb serait capable d'identifier un signal unique produit lorsque des molécules d'oxygène entrent en collision. Si ce signal devait être trouvé dans l'atmosphère d'une exoplanète, ce serait une forte indication que l'oxygène, et peut-être la vie, est présent à la surface de la planète.

Les résultats prometteurs évalués par des pairs ont été publiés dans la revue Astronomie de la nature le 6 janvier 2020.

On parle ici de la recherche de biosignatures – marqueurs physiques indiquant la présence de vie – dans les atmosphères des exoplanètes. Auparavant, on pensait que si une exoplanète avait des niveaux d'oxygène dans son atmosphère similaires à ceux de la Terre, l'oxygène serait indétectable par le télescope Webb. Comme Thomas Fauchez du Goddard Space Flight Center, auteur principal de la nouvelle étude, l'a expliqué :

Avant nos travaux, l'oxygène à des niveaux similaires à ceux de la Terre était considéré comme indétectable avec Webb, mais nous identifions un moyen prometteur de le détecter dans les systèmes planétaires proches. Ce signal d'oxygène est connu depuis le début des années 󈨔 par les études atmosphériques de la Terre, mais n'a jamais été étudié pour la recherche sur les exoplanètes.

Concept d'artiste de 3 des 7 exoplanètes connues de la taille de la Terre en orbite autour de l'étoile naine rouge TRAPPIST-1. Les naines rouges sont les étoiles les plus communes de notre galaxie, et le télescope spatial James Webb sera capable de détecter l'oxygène dans les atmosphères de ces mondes, du moins ceux qui sont relativement proches. La naine rouge et les exoplanètes TRAPPIST-1 sont à environ 40 années-lumière. Image via ESO /M. Kornmesser/ Ardoise.

Quelle est cette nouvelle méthode et comment les chercheurs l'ont-ils conçue ?

Ils se sont concentrés sur la création de modèles informatiques des atmosphères des exoplanètes en orbite autour d'étoiles naines rouges - les étoiles les plus courantes de notre galaxie de la Voie lactée - et sur la simulation des signatures d'oxygène de ces mondes. Étant donné que les naines rouges ont tendance à être des étoiles actives avec un rayonnement intense, ils ont étudié comment le rayonnement d'une naine rouge affecterait l'atmosphère de ses planètes.

Ensuite, ils ont simulé comment les couleurs de la lumière des étoiles changeraient lorsque ces planètes transitaient ou passaient devant leurs étoiles, vues de la Terre.

Comme d'autres gaz, l'oxygène va absorber certaines couleurs, ou longueurs d'onde, de la lumière, en particulier dans ce cas à 6,4 micromètres, dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique. Lorsque, stimulées par l'activité de leurs soleils nains rouges, les molécules d'oxygène dans l'air autour d'exoplanètes distantes entrent en collision (soit entre elles, soit avec d'autres molécules de gaz dans l'atmosphère de la planète), les molécules d'oxygène acquièrent le capacité d'absorber cette lumière infrarouge.

C'est ce signal d'absorption qui pourra être détecté par les instruments à bord du télescope Webb.

Il existe également d'autres signaux d'oxygène, mais ils sont plus difficiles à détecter, selon Geronimo Villanueva, co-auteur de l'article :

Des signaux d'oxygène similaires existent à 1,06 et 1,27 micromètres et ont été discutés dans des études précédentes, mais ceux-ci sont moins forts et beaucoup plus atténués par la présence de nuages ​​que le signal de 6,4 micromètres.

Comparaison conceptuelle de deux exoplanètes riches en oxygène, une avec de l'eau (à gauche) et une sèche (à droite). Image via NASA/ GSFC/ Friedlander-Griswold.

Si le télescope Webb trouve finalement de telles preuves pour l'oxygène, ce serait une découverte passionnante. Il faut cependant se rappeler que la détection de l'oxygène en elle-même n'est pas nécessairement une preuve de vie. Il existe d'autres moyens de s'accumuler dans l'atmosphère d'une planète. Par exemple, si l'atmosphère devient très chaude, elle pourrait être saturée de vapeur d'eau. Le rayonnement ultraviolet de l'étoile pourrait alors décomposer la vapeur d'eau en hydrogène atomique et en oxygène. De telles détections faussement positives n'auraient rien à voir avec la vie, mais JWST pourrait aider à éliminer ces types de détections, en les distinguant de celles où des preuves suggéreraient que la biologie était effectivement impliquée.

Même ce scénario serait toujours intéressant, car il pourrait indiquer que la planète a une riche histoire de l'eau. Et l'eau, bien sûr, est nécessaire à la vie, du moins à la vie telle que nous la connaissons. Une telle détection suggérerait également, cependant, que la planète a maintenant perdu une grande partie de son eau. Et trop d'oxygène pourrait aussi être une mauvaise chose, comme l'a déclaré un autre co-auteur, Ravi Kopparapu :

Selon la facilité avec laquelle Webb détecte ce signal de 6,4 micromètres, nous pouvons avoir une idée de la probabilité que la planète soit habitable. Si Webb pointe vers une planète et détecte ce signal de 6,4 micromètres avec une relative facilité, cela signifierait que la planète a une atmosphère d'oxygène très dense et peut être inhabitable.

Edward Schwieterman, astrobiologiste à l'UC Riverside, a déclaré :

L'oxygène est l'une des molécules les plus excitantes à détecter en raison de son lien avec la vie, mais nous ne savons pas si la vie est la seule cause de l'oxygène dans une atmosphère. Cette technique nous permettra de trouver de l'oxygène dans les planètes vivantes et mortes.

Il est important de savoir si et combien de planètes mortes génèrent de l'oxygène atmosphérique, afin que nous puissions mieux reconnaître quand une planète est vivante ou non.

Thomas Fauchez du Goddard Space Flight Center, auteur principal de la nouvelle étude. Image via NASA/ Goddard Space Flight Center.

Si le télescope spatial James Webb devait trouver de l'oxygène dans l'atmosphère d'une planète qui n'était pas trop chaude ou ne montrait pas la preuve que l'oxygène était produit de manière abiotique (sans vie), comme dans une planète plus semblable à La Terre – cela serait bien sûr très intéressant et constituerait une preuve provisoire solide que la planète abritait une ou plusieurs formes de biologie.

Et cette serait passionnant.

Une forte détection d'oxygène pourrait également être utilisée pour déterminer si une planète a même une atmosphère. En effet, les planètes en orbite près des naines rouges pourraient voir leur atmosphère décimée par le rayonnement de l'intense activité stellaire. Selon Fauchez :

Ceci est important car les étoiles naines M sont très actives et il a été postulé que l'activité stellaire pourrait « faire sauter » des atmosphères planétaires entières. Savoir simplement si une planète en orbite autour d'une naine M peut avoir une atmosphère est important pour comprendre les interactions étoile-planète autour de ces étoiles abondantes mais actives.

L'un des aspects les plus importants de cette nouvelle technique de détection est qu'elle peut permettre au télescope Webb de trouver de l'oxygène dans une atmosphère planétaire beaucoup plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant. Bien sûr, plus la planète est proche de nous, plus ce sera facile, mais – comme avec tous les télescopes – le Webb aura ses limites.

Concept d'artiste du télescope spatial James Webb. Image via Northrop Grumman/ NASA/ Flickr.

Si une planète en orbite autour d'une étoile naine rouge a une atmosphère similaire à celle de la Terre, il faudrait qu'elle se trouve à moins de 16 années-lumière pour que le télescope Webb détecte l'oxygène. The telescope could, however, detect oxygen in the dessicated atmosphere of a planet – at atmosphere with no remaining moisture – with a pressure 22 times that of Earth, up to 82 light-years.

After its 2021 launch, the James Webb Space Telescope is expected to study every phase of the history of our universe, including distant exoplanets, galaxies, the first luminous glows after the Big Bang, and the evolution of our own solar system. The search for life on exoplanets near our sun will be among the most fascinating of its studies. It will be very interesting to see what the Webb finds!

Bottom line: A new technique developed by researchers at NASA’s Goddard Space Flight Center could help the upcoming James Webb Space Telescope find oxygen in exoplanet atmospheres faster than previously thought. This will accelerate the search for alien life.


The Autocorrelations

Autocorrelation is the correspondence of a signal with a delayed version of itself as a function of the delay period, such that fixed-period signal components will become pronounced in the result. This could amplify more complex multipart signal components in a way that a normal FFT-based spectrogram can not, so the autocorrelation is complementary to the FFT.

As with the previous waterfall plot, the pairwise autocorrelation plot for the two synchronized beams is also given for an extended timeline broken into separate rows. Note that only the positive delays (y-axis) of the symmetric autocorrelation plot is used and the 8-bit values are scaled between 0 and 1 in the colormap. We are looking for thin vertical stripes that stand out from the background, which could indicate that there were fixed-period signal components at the specific timestep and thus a likely sign of a deliberate comms signal.

Some interesting auto-correlations occur at 16h35–16h46 (beam 1), 17h20–17h31 (beam 1), around 17h50 (beam 2), and around 18h21 (both beams). Note the periodic component autocorrelations in beam 2 around 17h50 in the side figure. Unfortunately, no obvious autocorrelation patterns are seen directly around the conjunction time of 15h53 for the specific plot calibration.


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The Hubble Space Telescope and James Webb Space Telescope are two of NASA’s flagship missions designed to explore and advance our understanding of the universe. The missions’ communications programs are dedicated to sharing scientific advances and making the world’s astronomical information accessible to all.


Voir la vidéo: Que va-t-on apprendre avec le James Webb Space Télescope? - Pierre GUILLARD (Août 2021).