Une planète-océan potentiale découverte à seulement 100 années-lumière de la Terre

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La recherche de vie extra-terrestre sur des planètes similaires à la Terre est en plein essor, notably avec la mission en service du téléscope space James Webb. Recently, an international team of astronomers announced the discovery of an exoplanet, a potential “ocean planet” located only 100 light years from Earth. Elle pourrait être la next target de James Webb.

Au cours de la dernière decade, il est devenu de plus en plus clair que le système planetaire extrasolaire typique est assez différent de notre système solaire. Les exoplanètes se trouvent general dans une configuratione orbitale beaucoup plus compacte, et la majority des systèmes ont au moins une planète de taille intermédiaire entre la Terre et Neptune.

De plus, l’eau peut être beaucoup plus abondante sur certaines exoplanètes. C’est ainsi que des astronomers ont identifié et déterminé le rayon et la masse de nombreuses exoplanètes d’une taille comprise entre celle de la Terre et de Neptune (about 3.8 times larger than the Earth). Certaines de ces planètes ont une densità qui ne peut sexplicer que si une grande partie de leur masse est constituente de materials plus légers que ceux qui composent la structure interne de la Terre, comme l’eau. These hypothetic worlds are called « ocean planets » or « ocean planets ».

Par definition, une planète-océan serait une superterre possédant initially un manteau de glace. Cette planète aurait migré en direction de son étoile hôte. En pénétrant dans la zone d’habitabilité, il se produrait alors la fonte d’une partie de la glace et la formation d’un immense ocean liquide.

Recently, une équipe internationale de chercheurs dirigée par Charles Cadieux, Ph.D., étudiant à l’Université de Montréal et membre de l’Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx), and announced the discovery of TOI-1452 b, une exoplanet en orbit autour de l’une des deux petites étoiles d’un système binaire situé dans la constellation de Draco, à environ 100 années-lumière de la Terre. Their discovery is published in the review The Astronomical Journal.

Une découverte alliant plusieurs technologies

The exoplanet is slightly more large and massive than the Earth and is located at a distance from its star, where the temperature is neither too high nor too low for liquid water to exist on its surface, making it a planet -océan potentielle selon les astronomers.

Il faut savoir que l’étoile hôte (TOI-1452) de cette exoplanète est beaucoup plus petite que le Soleil et implicatie dans un système binaire. Les deux étoiles tournent l’une autour de l’autre et sont séparées par une si faible distance — 97 unités astronomiques, soit environ deux fois et mie la distance entre le Soleil et Pluton — que le téléscope TESS de la NASA considers them as a seul point lumineux

Nevertheless, c’est ce téléscope qui a mis les chercheurs sur la piste de cette exoplanète. En effet, sur la base du signal TESS, qui a montré une légère diminution de la luminosity tous les les 11 jours, les astronomers ont prédit une planète environ 70% plus grande que la Terre. Par suite, la resolution de PESTO, une caméra installed sur le téléscope de l’Observatoire du Mont-Mégantic (OMM), sufficiently high enough to distinguish the two stars of the binary system, a montré que l’exoplanète orbite autour de TOI-1452, ce qui a été confirmé par des observations ouureires d’une équipe japonaise.

René Doyon, professor at the Université de Montréal and director of the iREx and the Mont-Mégantic Observatory (OMM), declares in a press release: « Je suis extremely proud of this discovery, because it demonstrates the high caliber of our researchers and our instrumentation. It’s thanks to the OMM, a special instrument designed in our laboratories called SPIRou, and an innovative analytical method developed by our research team, which allowed us to detect this unique exoplanet in its genre ».

Indeed, to determine the mass of the planet, the researchers then observed the system with SPIRou, an instrument installed on the Canada-France-Hawaï telescope (à Hawaï). It is ideal for studying faint mass stars like TOI-1452, because it operates in the infrared spectrum, where the brightest stars are. Cependant, il a fallu plus de 50 heures d’observation pour estimer la masse de la planete, qui serait près de cinq fois celle de la Terre.

Rappelons que malgré la multitude de technologies à disposition, le travail d’analyse des données foursés par ces dernières est une part aussi importante que la manipulation des téléscopes. Ainsi, the colleagues of René Doyon have developed a powerful method of analysis capable of detecting the planet in the data collected with SPIRou. Étienne Artigau, co-author of the study, explains: « The LBL method [pour ligne par ligne] nous permet de nettoyer les données obtenues avec SPIRou de numbres signales parasites et de révéler la faible signature des planets comme celle découverte par notre équipe ».

Une planète-océan potentielle, future cible de James Webb

The exoplanet TOI-1452 b est probably rocheuse comme la Terre, mais son rayon, sa masse et sa densità sugettent un monde très différent. The Earth is essentially a very dry planet despite a surface covered with 70% water, because it does not represent a negligible fraction of the mass, moins de 1%.

While in the case of TOI-1452 b, according to Mykhaylo Plotnykov and Diana Valencia of the University of Toronto, specialists in modeling the interior of exoplanets and co-authors of the study, water can represent up to à 30% de sa masse. C’est une proportion similaire à celle de certains satellites naturels de notre système solaire, comme certaines lunes de Jupiter et de Saturne.

Representation artistique de l’exoplanète TOI-1452 b, une petite planète qui pourrait être entièrement récoverie d’un profond océan. © Benoît Gougeon, Université de Montréal

Une exoplanète telle que TOI-1452b est une cible de choix pour les efforts de caracterisation atmosphérique à venir avec James Webb, avec une métrique de spectroscopie à haute transmission, par rapport à d’autres exoplanètes tempérées connues. Ces futures observations should révéler la vraie nature de cette exoplanète intriguingte, qu’il s’agisse d’un monde rocheux ou d’une enveloppe volatile. Sans compter qu’observable avec James Webb presque toute l’année, TOI-1452b est un système unique pour étudier les exoplanètes à la frontier entre les super-Terres et les mini-Neptunes.

Doyon concludes : « Nos observations avec le téléscope Webb seront essentielles pour mieux comprendre TOI-1452 b. Dès que nous le pourrons, nous réserverons du temps sur Webb pour observer ce monde étrange et merveilleux ».

Source: The Astronomical Journal

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