Astronomie

Les géantes gazeuses sont-elles vraiment rares ?

Les géantes gazeuses sont-elles vraiment rares ?

Les données de Kepler suggèrent que la grande majorité des planètes sont inférieures à 4 rayons terrestres, les plus grandes planètes devenant rapidement de plus en plus rares. Pourtant, d'une manière ou d'une autre, notre propre système solaire abrite non pas une, mais deux planètes géantes. Cela semble suspect.

Les planètes géantes devraient-elles être aussi rares que le suggèrent les données de Kepler ? Ou y a-t-il un biais inhérent à la méthode de transit qui rend la détection des planètes géantes plus difficile ? Est-ce peut-être la longue période orbitale d'une planète qui s'est formée en dehors de la ligne de gel qui a causé cette apparente pénurie de planètes géantes ?


Il existe un biais d'observation et il est pris en compte lorsque vous voyez des inférences sur la fréquence de la planète.

Les méthodes pour trouver des planètes sont intrinsèquement orientées vers la recherche de grandes planètes proches. Les méthodes basées sur le transit et le Doppler souffrent de ce biais.

L'article auquel vous faites référence tient compte de ce biais pour arriver aux statistiques que vous mettez en évidence dans votre question. Notez cependant que le chiffre pour les planètes de la taille de la Terre est que 16,5% des étoiles ont au moins une telle planète sur une orbite avec des périodes inférieures à 85 jours. Il y a non planètes de toute nature dans notre système solaire qui ont des périodes de moins de 85 jours. Le chiffre cité pour les planètes de la taille de Neptune est de 31% avec des périodes orbitales inférieures à 245 jours et il n'y a pas de tels objets dans le système solaire. Enfin, le chiffre cité pour les planètes géantes est que 5,2% des étoiles ont une planète géante en orbite avec une période inférieure à 418 jours. Encore une fois, une telle planète n'existe pas dans le système solaire.

Vous avez raison de dire devrait il est peu probable que des planètes géantes se forment près de leur étoile mère et c'est l'une des raisons pour lesquelles on les trouve rarement là-bas. Il est largement admis que les planètes géantes gazeuses proches qui sont vues, ont migré vers l'intérieur à partir d'un site de formation plus éloigné.

Cela dit, il est peut-être vrai que notre système solaire est un peu inhabituel. Bien que nous ne sachions pas encore quelle fraction des étoiles ont des géantes gazeuses sur des orbites semblables à celles de Saturne (parce que les observations n'ont pas duré assez longtemps), certains travaux (par exemple Rowan et al. 2015) suggèrent que seulement $sim 3$% des étoiles semblables au Soleil ont un analogue de Jupiter (périodes de 5 à 15 ans et masses de 0,3 à 3 fois celles de Jupiter).


Des exoplanètes géantes gazeuses s'accrochent à leurs étoiles mères

La campagne de recherche de planètes de l'observatoire Gemini révèle que, autour de nombreux types d'étoiles, les planètes géantes gazeuses lointaines sont rares et préfèrent s'accrocher près de leurs étoiles mères. L'impact sur les théories de la formation planétaire pourrait être important.

Trouver des planètes extrasolaires est devenu si courant qu'il semble que les astronomes n'ont qu'à lever les yeux et qu'un autre monde soit découvert. Cependant, les résultats de la campagne de recherche de planètes récemment achevée par l'observatoire Gemini - l'étude d'imagerie directe la plus approfondie et la plus étendue à ce jour - montrent que le vaste espace orbital périphérique autour de nombreux types d'étoiles est largement dépourvu de planètes géantes gazeuses, qui ont apparemment habiter près de leurs étoiles mères.

"Il semble que les exoplanètes géantes gazeuses soient comme une progéniture accrochée", déclare Michael Liu de l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï et chef de la campagne Gemini Planet-Finding. "La plupart ont tendance à éviter les zones orbitales loin de leurs parents. Dans notre recherche, nous aurions pu trouver des géantes gazeuses au-delà des distances orbitales correspondant à Uranus et Neptune dans notre propre système solaire, mais nous n'en avons trouvé aucune." La campagne a été menée au télescope Gemini South au Chili, avec le soutien financier de l'équipe de la National Science Foundation et de la NASA. Les résultats de la campagne, dit Liu, aideront les scientifiques à mieux comprendre comment se forment les planètes géantes gazeuses, car les distances orbitales des planètes sont une signature clé que les astronomes utilisent pour tester les théories de la formation des exoplanètes.

Eric Nielsen de l'Université d'Hawaï, qui dirige un nouvel article sur la recherche par la Campagne de planètes autour d'étoiles plus massives que le Soleil, ajoute que les résultats ont des implications au-delà des étoiles spécifiques imagées par l'équipe. "Les deux plus grandes planètes de notre système solaire, Jupiter et Saturne, sont blotties près de notre Soleil, à moins de 10 fois la distance entre la Terre et le Soleil", souligne-t-il. "Nous avons découvert que ce manque de planètes géantes gazeuses sur des orbites plus éloignées est typique des étoiles proches sur une large gamme de masses."

Deux autres articles de la Campagne seront publiés prochainement et révéleront des tendances similaires autour d'autres classes d'étoiles. Cependant, toutes les exoplanètes géantes gazeuses ne se blottissent pas si près de chez elles. En 2008, des astronomes utilisant le télescope Gemini North et W.M. L'observatoire Keck sur le Mauna Kea d'Hawaï a pris les premières images directes d'une famille de planètes autour de l'étoile HR 8799, trouvant des planètes géantes gazeuses à de grandes séparations orbitales (environ 25 à 70 fois la distance Terre-Soleil). Cette découverte est intervenue après avoir examiné seulement quelques étoiles, suggérant que de telles géantes gazeuses à grande séparation pourraient être courantes. Les derniers résultats de Gemini, issus d'une recherche d'imagerie beaucoup plus approfondie, montrent que les planètes géantes gazeuses à de telles distances sont en fait rares.

Liu résume ainsi la situation : « Nous savons depuis près de 20 ans que des planètes géantes gazeuses existent autour d'autres étoiles, au moins en orbite rapprochée. Grâce aux avancées dans les méthodes d'imagerie directe, nous pouvons maintenant savoir à quelle distance les planètes sont peuvent généralement résider. La réponse est qu'ils évitent généralement les zones importantes de l'immobilier autour de leurs stars hôtes. Les premières découvertes, comme HR 8799, ont probablement faussé nos perceptions. "

Le deuxième nouvel article de l'équipe explore des systèmes où les disques de poussière autour de jeunes étoiles présentent des trous, que les astronomes soupçonnent depuis longtemps d'être effacés par la force gravitationnelle des planètes en orbite. "Il est logique que là où vous voyez des débris nettoyés, une planète serait responsable, mais nous ne savions pas quels types de planètes pourraient être à l'origine de cela. Il semble qu'au lieu de planètes massives, des planètes plus petites que nous ne pouvons pas détecter directement pourraient être responsable », a déclaré Zahed Wahhaj de l'Observatoire européen austral et auteur principal de l'article de l'enquête sur les étoiles à disques poussiéreux. Enfin, le troisième nouvel article de l'équipe s'intéresse aux plus jeunes étoiles proches de la Terre. "Un système plus jeune devrait avoir des planètes plus brillantes et plus faciles à détecter", selon l'auteur principal Beth Biller du Max Planck Institute for Astronomy.

"Autour d'autres étoiles, le télescope Kepler de la NASA a montré que les planètes plus grandes que la Terre et situées dans l'orbite de Mercure sont nombreuses", explique Biller. "La campagne NICI démontre que les planètes géantes gazeuses au-delà de la distance de l'orbite de Neptune sont rares." L'imageur Gemini Planet, qui sera bientôt livré, commencera à combler ce fossé, révélant probablement, pour la première fois, à quel point les planètes géantes communes sont sur des orbites similaires aux planètes géantes gazeuses de notre propre système solaire.

Les observations de la campagne ont été obtenues avec l'instrument Gemini connu sous le nom de NICI, le Near-Infrared Coronagraphic Imager, qui était le premier instrument pour un télescope de classe 8-10 mètres conçu spécifiquement pour trouver des compagnons faibles autour d'étoiles brillantes. NICI a été construit par Doug Toomey (Mauna Kea Infrared), Christ Ftaclas et Mark Chun (Université d'Hawai'i), avec un financement de la NASA.

Les deux premiers articles de la Campagne ont été acceptés pour publication dans Le Journal d'Astrophysique (Nielsen et al. et Wahhaj et al.), et le troisième article (Biller et al.) sera publié plus tard cet été.

L'équipe de la campagne NICI est composée de PI Michael Liu, co-PI Mark Chun (Université d'Hawaï), co-PI Laird Close (Université d'Arizona), Doug Toomey (Mauna Kea Infrared), Christ Ftaclas (Université d'Hawaï), Zahed Wahhaj (European Southern Observatory), Beth Biller (Max Planck Institute for Astronomy), Eric Nielsen (Université d'Hawaï), Evgenya Shkolnik (DTM, Carnegie Institution of Washington), Adam Burrows (Princeton University), Neill Reid (Space Telescope Science Institute ), Niranjan Thatte, Matthias Tecza, Fraser Clarke (Université d'Oxford), Jane Gregorio Hetem, Elisabete De Gouveia Dal Pino (Université de Sao Paolo), Silvia Alencar (Université de Minas Gerais), Pawel Artymowicz (Université de Toronto), Doug Lin (Université de Californie à Santa Cruz), Shigeru Ida (Tokyo Institute of Technology), Alan Boss (DTM, Carnegie Institution of Washington) et Mark Kuchner (NASA Goddard), Tom Hayward et Markus Hartung (Observatoire Gemini), Jared Males, et Andy Skemer (Université de Arizona).


Si les géantes gazeuses ont un noyau rocheux, sont-elles essentiellement des planètes rocheuses avec une atmosphère très dense ?

J'ai fait des recherches sur l'atmosphère de Jupiter pour mon doctorat en astronomie. Il y a énormément de mauvaise science dans les autres réponses de haut niveau ici, j'ai fait de mon mieux pour les corriger (mais criez à /u/dukesdj , qui a exactement raison).

Vous pouvez très bien considérer les géantes gazeuses de notre système solaire comme des planètes rocheuses / glacées qui ont eu une accrétion de gaz incontrôlable. Cependant, cela ne signifie pas que vous pouvez considérer ces planètes comme "principalement de l'atmosphère".

En général, vous avez besoin d'une protoplanète d'environ 10 masses terrestres avant qu'elle n'ait suffisamment de gravité pour retenir l'hydrogène gazeux. (Techniquement, les géantes gazeuses peuvent également se former à partir d'un gros bloc de gaz qui se rassemble par auto-gravité, mais nous sommes sûrs à 99,9% que les densités de gaz étaient trop faibles dans notre premier système solaire pour que cela se produise.)

Le scénario de formation de base est que les particules de roche ont commencé à s'agglomérer pour former des protoplanètes. Cependant, à des distances supérieures à 5 UA du Soleil (où 1 UA = distance Terre-Soleil), les températures sont suffisamment froides pour que la glace d'eau soit stable. Cela permet aux protoplanètes se formant au-delà de ce seuil de 5 UA - également connu sous le nom de "ligne de givre" - de devenir beaucoup plus grosses, beaucoup plus rapidement, car elles peuvent accumuler à la fois des roches et glace.

Cela permet aux planètes qui se sont formées après le gel d'atteindre plus facilement ce seuil de 10 masse terrestre. Une fois que cela se produit, la planète peut commencer à accumuler de l'hydrogène gazeux - dans le cas de Jupiter, environ 300 masses terrestres de gaz supplémentaires.

Pourtant. que l'hydrogène ne reste pas sous forme de gaz. Il est ne pas exact de dire que Jupiter est principalement du gaz ou principalement de l'atmosphère. Exposés à des pressions élevées, les gaz ne restent généralement pas des gaz. Sur Vénus, le fond de l'atmosphère (92 fois plus élevée que la Terre) n'est même plus un gaz, mais plutôt un fluide supercritique, un étrange état intermédiaire de la matière qui partage des propriétés avec les gaz et les liquides.

De même, sur des endroits comme Jupiter, vous n'avez pas besoin d'aller très profondément sous le sommet des nuages ​​avant que l'hydrogène ne soit suffisamment comprimé pour devenir supercritique. Allez encore plus loin à l'intérieur et l'hydrogène est suffisamment comprimé pour devenir un métal liquide.

En fait, en masse, Jupiter est la plupart métal liquide, malheureusement, le nom de "géant du métal" n'a jamais vraiment fait son chemin, et beaucoup de gens ont encore l'idée fausse que les géantes gazeuses sont principalement du gaz. Ce n'est pas le cas, et à moins que vous ne considériez un océan d'hydrogène métallique liquide comme une "atmosphère", ce ne sont pas non plus principalement des atmosphères.


Lune forestière d'Endor

Accueil des Ewoks et site de bataille de l'Étoile de la mort II, la Lune forestière d'Endor est un favori des fans Guerres des étoiles planète. Tournée dans les forêts de séquoias du nord de la Californie, la planète lune possède un magnifique écosystème de forêts vertes et de nombreuses sources d'eau (essentiellement l'Oregon). De toutes les planètes de Guerres des étoiles, cela, à première vue du moins, semble être l'un des plus habitables, surtout si vous aimez les grands espaces.

Cependant, la lune forestière d'Endor devrait orbiter dans la zone habitable du soleil. Pour autant que nous le sachions, il n'y a aucune information concernant l'orbite de la planète autre que le fait qu'il s'agisse de la planète lunaire d'un monde du même nom qui a deux soleils, les intitulés de manière créative Endor I et Endor II.

Avant les retombées nucléaires théoriques de l'Étoile de la mort II (post-Le retour du Jedi) qui a causé l'extinction de la planète, Endor devrait être dans la "zone Boucle d'or" de son étoile hôte pour être habitable, comme on le voit dans Star Wars : Épisode VI - Le Retour du Jedi (1983).

Andrew Jonhston dit : « Tout dépend de la taille de l'étoile que vous avez, car certaines seraient plus lumineuses ou plus sombres. Mais si c'est un soleil comme le nôtre et si vous êtes à peu près à la même distance, il est théoriquement possible que vous ayez des choses comme des arbres.

Moins probable serait une planète couverte de forêt, et une planète lunaire arborant une forêt couvrant le globe ne serait pas hospitalière.

Habitable ? Non.


Les géantes gazeuses sont-elles vraiment rares ? - Astronomie

Un alignement planétaire rare dans les années 1970 a ouvert le système solaire extérieur à l'exploration. Cela permettrait de visiter toutes les planètes extérieures, en utilisant le champ gravitationnel d'une planète pour propulser un vaisseau spatial vers la suivante. La NASA a lancé les deux sondes de la mission Voyager en 1977 afin d'effectuer ce Grand Tour.

Voyageur 1 a quitté la Terre début septembre, quelques semaines après son jumeau Voyageur 2. Il aurait pu être envoyé sur Pluton – alors encore classé comme planète – mais à la place, il allait observer l'intéressante lune Titan de Saturne après avoir visité les deux géantes gazeuses.

Terre et Lune
Environ deux semaines après le début du voyage, Voyageur 1 a été retournée pour imager sa maison et son satellite naturel. Il s'agit de la première photographie à capturer la Terre et la Lune dans le même cadre.

Le système jovien
Au début de 1979 Voyageur a commencé à photographier Jupiter. Cependant, la période d'observation la plus intense a eu lieu pendant les 48 heures autour de l'approche la plus proche de l'engin début mars. Même si Pionnier 10 et Pionnier 11 avaient tous deux observé le système jovien, il y avait plein de découvertes à faire.

L'atmosphère de Jupiter était dans un état plus actif que lorsque l'un ou l'autre des Pionnier l'engin avait visité, et il y avait des caractéristiques qui n'avaient jamais été vues auparavant. Par example, Voyageur vu des éclairs au sommet des nuages ​​et des aurores polaires à la fois dans la lumière visible et ultraviolette.

Voyageur a également trouvé la première preuve du champ magnétique de Jupiter et découvert un anneau jovien. Contrairement au système d'anneaux brillants élaboré de Saturne, les anneaux de Jupiter sont faibles et poussiéreux.

Galilée a découvert les quatre plus grandes lunes joviennes au début du XVIIe siècle, mais elles étaient encore trop petites pour que les télescopes au sol puissent voir les détails de la surface. Voyageur photographié Io, Europa, Ganymède et Callisto, ainsi qu'Amalthea. Il a également découvert deux nouvelles lunes.

La bombe
Toutes ces découvertes ont fasciné les scientifiques, et les scientifiques planétaires ont certainement dû s'occuper de nouveaux modèles de l'atmosphère de Jupiter.

Cependant, ils n'étaient pas des découvertes étonnantes. La sonde a imagé Jupiter sous un angle choisi pour détecter les anneaux, s'il y en avait. La bague était donc une découverte, mais pas une grande surprise. Tout le monde a dû supposer que Jupiter avait de nombreuses petites lunes encore invisibles, donc en trouver deux n'était pas non plus surprenant. En fait, les lunes étaient encore découvertes des décennies plus tard.

Mais dans les images de la sonde, il y avait une vraie bombe, quelque chose de complètement inattendu : des volcans actifs sur l'une des lunes de Jupiter, Io. Voyageur en ont enregistré neuf, les premiers extraterrestres.

Le système saturnien
Pionnier 11 avait déjà séduit les astronomes avec ses images des anneaux de Saturne avec des détails étonnants à l'époque. Il a également trouvé deux nouvelles lunes et des preuves du champ magnétique de la planète.

Mais VoyageurLes points de vue de sur les anneaux étaient encore une révélation. Non seulement un nouvel anneau a été découvert, mais aussi la structure complexe du système d'anneaux a été révélée. La sonde a trouvé trois nouvelles lunes, toutes des lunes bergers, des lunes dont les champs gravitationnels gardent des anneaux particuliers en ordre.

Sur Saturne même, la sonde a trouvé des éclairs dans l'atmosphère. Il était également clair que Saturne était une planète venteuse, avec des vents à l'équateur d'environ 1100 mph (500 mètres par seconde). Il y a une diminution progressive de la vitesse du vent à mesure que vous vous éloignez de l'équateur.

L'observation de Titan était quelque peu décevante, car il était impossible de voir la surface à travers l'atmosphère brumeuse. Titan est la seule lune du système solaire avec une atmosphère épaisse. La première preuve d'une atmosphère est venue des années 1940 avec la découverte de méthane par Gerard Kuiper. Voyageur les données ont montré que la lune avait une atmosphère épaisse qui contenait environ quatre-vingt-dix pour cent d'azote, et plusieurs types de molécules d'hydrocarbures ont pu être identifiés.

Les autres lunes principales ont été photographiées et elles semblaient être principalement constituées de glace d'eau. Ce fut une autre surprise notable, car à cette époque les astronomes pensaient que l'eau était rare dans le système solaire. Ce n'est qu'au 21e siècle que de l'eau a également été découverte sur Mars, la Lune et Mercure.

La mission prolongée
Voyageur 1La mission principale de s'est terminée après avoir quitté Saturne en novembre 1980. La mission prolongée est devenue la mission interstellaire Voyager en 1989. Le vaisseau spatial a collecté des données sur le vent solaire, le champ magnétique du Soleil et d'autres informations qui aideraient à déterminer la limite de la l'héliopause et les caractéristiques de l'espace interstellaire.

Le point bleu pâle
Le jour de la Saint-Valentin 1990 Voyageur 1 était à peu près à la même distance du Soleil que Pluton, mais dans une direction différente. Il s'est retourné vers les planètes et a pris les photos qui allaient faire du système solaire un « portrait de famille ». Parmi les images, on pouvait juste distinguer la dernière vue de Voyager sur la maison, le pixel qui contenait la Terre. Carl Sagan l'a baptisé le « point bleu pâle ».

Voyager 1 est entré dans l'espace entre les étoiles en 2012, mais c'est une autre histoire.

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Neptune est-elle une géante gazeuse ?

À un moment donné, nous avons qualifié Neptune de géante gazeuse. Cependant, les astronomes ont créé plus tard une nouvelle définition pour Neptune et Uranus en tant que « géants de glace » en raison de leur composition de glace. Ainsi, alors que nous les appelions autrefois des géantes gazeuses, Neptune est aujourd'hui une géante de glace.

Ainsi, bien que l'atmosphère de Neptune soit composée de beaucoup de gaz et qu'il s'agisse techniquement d'une planète géante, elle contient également une quantité importante de ce que les scientifiques appellent des « ices ». Ainsi, la redéfinition a du sens, car Uranus et Neptune sont assez différents de Jupiter et de Saturne. Bien que vous puissiez toujours voir des gens se référer à Neptune comme une géante gazeuse, et ils n'ont pas tout à fait tort.

De quoi est fait Neptune ?

L'atmosphère de Neptune est composée de beaucoup de gaz. Cette atmosphère est principalement constituée d'hydrogène et d'hélium, avec un peu de méthane aussi. Le méthane est ce qui donne à Neptune son apparence de couleur bleue.

Cependant, sous l'atmosphère, la planète elle-même est en fait constituée de différents matériaux. Son manteau est principalement composé d'eau, d'ammoniac et de glace de méthane, ce n'est pas un état totalement liquide. Les astronomes pensent que cela ressemble plus à de la glace, c'est pourquoi Neptune est connue comme un géant de glace.

Cela diffère des deux planètes géantes gazeuses Jupiter et Saturne, qui ont une grande atmosphère gazeuse entourant la planète. Cependant, ces planètes ont également un manteau composé de gaz, fait d'hydrogène moléculaire et métallique.

Sous le manteau de Neptune se trouve un noyau de roche et de glace, contenant également des métaux comme le fer et le nickel. C'est la même chose pour les géantes gazeuses et les géantes de glace, qui ont toutes un noyau rocheux en commun. Mais comme Neptune est la planète la plus éloignée du Soleil, elle est beaucoup plus froide que les géantes gazeuses (Jupiter, Saturne).

Sommes-nous sûrs de cela ?

En astronomie, une grande partie de ce que nous savons sur les autres planètes et les autres galaxies est tirée de ce que nous savons sur une alternative et appliquée théoriquement. Par exemple, une grande partie de ce que nous savons sur notre propre Voie lactée est tirée de ce que nous savons en regardant notre galaxie voisine, Andromède.

En fait, nous ne sommes allés sur la planète Neptune qu'une seule fois dans l'histoire, il y a plus de 30 ans. Le vaisseau spatial Voyageur 2 a survolé la planète Neptune en 1989. Ce vaisseau spatial est en fait toujours en marche, et maintenant il est complètement dans l'espace interstellaire, ce qui est plutôt cool.

Cependant, nous avons également beaucoup étudié Neptune via un télescope, à la fois en utilisant le télescope spatial Hubble mais aussi avec les télescopes à fort grossissement que nous avons ici sur Terre. Cela a permis d'obtenir des vues rapprochées de la surface des planètes, ce qui nous a permis d'en apprendre davantage sur la planète Neptune.


Jupiter : Yokozuna des géantes gazeuses, bannisseur de planètes

Le domaine de la mécanique céleste peut souvent sembler un peu intimidant, mais les deux articles du département d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Toronto discutés dans cette vidéo Now semblent plus terre-à-terre que d'habitude.

Qu'il s'agisse de l'analogie de la lutte au sumo d'un corps massif en commençant un autre, ou de l'image mentale semblable au croquet d'une planète en éliminant une autre du jeu, tout est assez facile à visualiser.

Les études ne dépendent pas particulièrement de la composition planétaire. Il s'agit plutôt de masse et d'attraction gravitationnelle. Mais vous ne pouvez pas vraiment vous référer aux « quatre géantes gazeuses » de notre système solaire sans évoquer toute la catégorisation des « géantes géantes ».

Uranus et Neptune sont encore essentiellement des géantes gazeuses. Ils sont grands, et ce ne sont certainement pas des mondes rocheux comme les planètes terrestres intérieures. Mais ils sont également composés d'éléments plus lourds que Saturne et Jupiter, et ils doivent leur formation à des modèles d'accrétion différents.

Selon le planétologue Mark Hofstadter, l'oxygène, le carbone, l'azote et le soufre sont probablement devenus une partie d'Uranus et de Neptune sous forme de glace et de composés piégés dans la glace d'eau.

Cependant, vous ne trouverez pas grand-chose qui ressemble à de la glace sur l'un ou l'autre monde aujourd'hui. La plupart du H20 sur les géantes de glace prend probablement la forme d'un fluide supercritique [source : Hofstadter].


TESS découvre un système ancien inhabituel avec deux géantes des gaz chauds

Les astronomes utilisant le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA ont découvert un système planétaire de deux planètes géantes - une planète de la taille de Neptune et un Jupiter chaud - en orbite autour de l'étoile TOI-1130 âgée de 8,2 milliards d'années.

Vue d'artiste du système TOI-1130. Crédit image : Sci-News.com.

Les Jupiters chauds sont des exoplanètes gazeuses massives avec une période orbitale inférieure à 10 jours. La courte période signifie que ces géantes gazeuses sont très proches de leurs étoiles hôtes, généralement à moins de 0,1 UA.

Ces planètes sont rarement accompagnées par d'autres planètes dans un facteur de quelques en distance orbitale.

Auparavant, seuls deux de ces systèmes ont été trouvés : WASP-47 et Kepler-730.

"TOI-1130 n'est que la troisième étoile connue pour avoir une planète géante en transit avec une période orbitale inférieure à 10 jours ainsi qu'une deuxième planète en transit", ont déclaré l'astronome du MIT Chelsea Huang et ses collègues.

"L'étoile est plus brillante que les étoiles hôtes des systèmes précédemment connus, en particulier aux longueurs d'onde infrarouges, ce qui devrait offrir de bonnes opportunités pour étudier ce type de système en détail."

TOI-1130 est une étoile naine K de magnitude 11 située à environ 190 années-lumière dans la constellation australe de la couronne australe.

Également connue sous le nom de TYC 7925-02200-1 ou TIC 254113311, l'étoile est environ 32 % plus petite et moins massive que le Soleil.

TOI-1130 s'est formé il y a environ 8,2 milliards d'années et héberge deux exoplanètes en transit : TOI-1130b et c.

La planète intérieure, TOI-1130b, est un monde de la taille de Neptune avec une période de 4,1 jours et une température de surface de 527 degrés Celsius (981 degrés Fahrenheit).

Cette planète est 3,65 fois plus grosse que la Terre et a une masse maximale d'environ 0,17 masse de Jupiter.

La planète extérieure, TOI-1130c, est un Jupiter chaud avec une période de 8,4 jours et une température de surface de 364 degrés Celsius (687 degrés Fahrenheit).

Ce monde a environ 0,97 fois la masse de Jupiter et un rayon de 1,5 rayon de Jupiter.

Le Dr Huang et ses co-auteurs ont découvert TOI-1130b et c en utilisant les données collectées par TESS.

"La découverte de TOI-1130 illustre le pouvoir de TESS de trouver des systèmes avec des architectures rares", ont déclaré les astronomes.

"Avec une grande quantité de données TESS encore inexplorées, nous pouvons nous attendre à plus de systèmes tels que TOI-1130, ainsi qu'à une meilleure connaissance des fréquences des différents types de systèmes Jupiter chauds."

Ils ont ensuite confirmé l'existence des deux planètes à l'aide d'observations au sol avec les télescopes Pan-STARSS, TRAPPIST-Sud et SMARTS.

"TOI-1130 est une étoile K7, qui est la plus petite étoile connue à ce jour pour héberger un type d'architecture système similaire", ont-ils déclaré.

"Il est relativement brillant aux longueurs d'onde du proche infrarouge, ce qui fait des planètes une bonne cible pour la spectroscopie de transit pour étudier les atmosphères planétaires."

« Plus précisément, le signal atmosphérique de TOI-1130c est probablement détectable avec le télescope spatial NASA/ESA Hubble. Des comparaisons entre son atmosphère et celle des autres Jupiters chauds et tièdes peuvent nous aider à comprendre son origine.

L'article de l'équipe a été publié dans le Lettres de revues astrophysiques.

Chelsea X Huang et al. 2020. TESS repère un Jupiter chaud avec un Neptune en transit intérieur. ApJL 892, L7 doi : 10.3847/2041-8213/ab7302


La longue orbite d'une gigantesque exoplanète gazeuse est assez rare

Une gigantesque exoplanète gazeuse a une orbite inhabituellement longue. Les scientifiques ont étudié la géante gazeuse appelée GOT ‘EM-1b (qui signifie Giant Outer Transiting Exoplanet Mass) qui est environ cinq fois la masse de Jupiter, la géante gazeuse de notre propre système solaire.

GOT ‘EM-1b est situé à près de 1 300 années-lumière de nous et il a été observé pour la première fois en 2010 par le télescope spatial Kepler de la NASA lorsque l'exoplanète est apparue dans notre "quartier solaire". Les scientifiques ont ensuite pu déterminer sa taille ainsi que son orbite en utilisant le W.M. Observatoire Keck à Hawaï.

Les astronomes ont également vu qu'une étoile proche appelée Kepler-1514 avait parfois une diminution de sa luminosité, ce qui suggérait qu'il y avait des planètes possibles en orbite autour d'elle. Après que des chercheurs de l'Université de Californie à Riverside ont confirmé la planète, ils l'ont officiellement nommée Kepler-1514b (au lieu du nom original de GOT ‘EM-1b).

Kepler-1514b est environ cinq fois la masse de Jupiter.

En étudiant l'exoplanète, ils ont remarqué qu'elle avait une orbite incroyablement longue de 218 jours. Selon une déclaration publiée par UC Riverside à Espace.com, Paul Dalba, qui est l'astronome qui a dirigé la recherche, a souligné à quel point l'orbite est inhabituelle, "Prendre 218 jours pour orbiter une étoile est un ordre de grandeur plus long que la plupart des exoplanètes géantes que nous avons mesurées."

En fait, sur les milliers d'exoplanètes que Kepler a trouvées jusqu'à présent, il n'y en a que quelques dizaines qui ont des orbites d'au moins 200 jours. (Une impression d'artiste du système stellaire avec la géante gazeuse peut être vue ici.)

Un autre fait intéressant est que la plupart des planètes géantes se forment loin de leur étoile hôte, puis se déplacent vers l'intérieur au fil du temps, cependant, ce n'est pas ce qui s'est passé avec Kepler-1514b car il est resté à la même distance.

En étudiant l'orbite de cette exoplanète, cela pourrait révéler plus d'informations sur notre propre système solaire, comme l'a déclaré Dalba : « Cette planète est comme un tremplin entre les planètes géantes de notre propre système solaire, qui sont très éloignées de notre soleil, et d'autres géantes gazeuses qui sont beaucoup plus proches de leurs étoiles. Par exemple, les astronomes pensent que Jupiter protège peut-être notre planète des objets spatiaux potentiellement dangereux.

"Les planètes géantes loin de leurs étoiles peuvent nous aider à répondre à des questions séculaires quant à savoir si notre système solaire est normal ou non dans sa stabilité et son développement", a expliqué Stephen Kane, un astrophysicien planétaire de l'UCR qui a participé à la recherche. "Nous ne connaissons pas beaucoup d'analogues à Jupiter et Saturne - il est vraiment difficile de trouver ce genre de planètes très loin, donc c'est excitant."

Des recherches supplémentaires doivent être menées sur Kepler-1514b, par exemple s'il a ou non des lunes en orbite. Leurs recherches ont été acceptées pour publication dans Le journal astronomique et leur article peut être lu dans son intégralité ici.


Si la plupart des géantes gazeuses sont constituées principalement d'hydrogène gazeux, de méthane et d'autres gaz incolores, comment se fait-il qu'elles soient si colorées ?

Le premier point clé est que beaucoup de ces gaz ne sont pas vraiment incolores. Pensez-y comme de l'eau - l'eau semble incolore en petites quantités, mais a en fait une couleur bleu pâle qui n'est visible que dans les grandes étendues d'eau.

De la même manière, le méthane semble incolore, mais c'est en fait ce qui donne à Neptune et à Uranus leur couleur bleue (remarque : Uranus est parfois représenté en vert en raison d'une recoloration artificielle pour distinguer les deux).

edit: Cette partie a été corrigée par quelqu'un de bien plus informé que moi. Veuillez vous référer à la réponse de /u/Astromike23 ci-dessous.

Quant à Saturne et Jupiter, leur couleur est principalement déterminée par les nuages ​​(nuages ​​d'hydrosulfure d'ammoniac rougeâtre et nuages ​​d'ammonium blancs dans différentes combinaisons)

J'ai souvent entendu cela se répéter et je ne suis pas sûr de la source de la désinformation. Nous ne pouvons généralement pas voir le pont inférieur du nuage d'hydrosulfure d'ammonium, et dans les endroits où il y a de rares éclaircies de nuage d'ammoniac supérieur, il y a suffisamment d'air clair pour que la diffusion Rayleigh crée un blues dans ces régions. J'ai posté ceci pour une question précédente de askscience:

Pour les blancs et les bruns primaires qui couvrent la majeure partie de la planète, vous devez réaliser que presque tout ce que vous voyez lorsque vous regardez Jupiter sont des nuages ​​​​d'ammoniac, qui à eux seuls sont d'un blanc éclatant. Certaines latitudes sont des régions d'upwelling (zones) et ont des sommets nuageux à forte teneur en ammoniac, tandis que d'autres latitudes sont des régions d'upwelling (ceintures) et ont des sommets nuageux à faible teneur en ammoniac. Entre ces hauteurs élevées et basses se trouve une épaisse brume brune d'hydrocarbures, très chimiquement similaire au smog. Les sommets des nuages ​​dans les zones dépassent de la plus grande partie de la brume et apparaissent donc assez blancs. Les sommets des nuages ​​dans les ceintures, cependant, se situent sous la couche de brume et apparaissent donc colorés en brun par la brume sus-jacente.

Pour les régions bleuâtres occasionnelles vues juste au nord et au sud de l'équateur, ce sont quelques-unes des rares éclaircies qui se produisent dans les régions de très forte downwelling. Nous regardons en fait à travers la couche nuageuse supérieure d'ammoniac, et peut-être même à travers la couche nuageuse moyenne d'hydrosulfure d'ammonium et la couche nuageuse inférieure d'eau. Ainsi, dans ces régions, nous ne regardons que l'air pur, qui a exactement la même couleur qu'une Terre, le bleu. Ceci est entièrement dû à la diffusion Rayleigh, la même raison pour laquelle le ciel de la Terre est bleu.

Ensuite, il y a les rouges, notamment dans la Grande Tache Rouge de Jupiter, bien que parfois aussi vus dans un autre grand vortex ici et là. Pour le moment, nous ne savons pas vraiment ce qui rend la grande tache rouge rouge - c'est ce que l'on appelle généralement le problème du chromophore jovien. Étant donné que cette couleur n'est visible que dans les très gros vortex, on pense qu'elle est causée par un mélange de composés déjà présents sur la planète qui est poussé très haut dans l'atmosphère par ces vortex. En trois dimensions, la grande tache rouge a essentiellement la forme d'un gâteau de mariage, de sorte que les sommets des nuages ​​au centre de la tache se trouvent à des altitudes très élevées où il y a beaucoup plus de lumière ultraviolette. Vous pouvez finir par produire toutes sortes de substances étranges grâce à la photochimie UV des substances traces dans l'atmosphère, et l'hypothèse de travail à ce stade est qu'il s'agit d'une sorte d'imine.