Jupiters ultra-chauds (UHJ) font partie des objets astronomiques les plus fascinants du cosmos, classés comme ayant des périodes orbitales de moins de 3 jours environ avec des températures diurnes supérieures à 1 930 degrés Celsius (3 500 degrés Fahrenheit), car la plupart sont verrouillées par les marées avec leurs étoiles mères. Mais ces orbites extrêmement rapprochées entraîneront-elles une désintégration orbitale pour les UHJ, à terme, les condamneront-elles à être avalées par leur étoile, ou une orbite à long terme peut-elle se faire sans souci ? C’est ce qu’un étude récente accepté au Journal des sciences planétaires espère aborder le sujet en tant qu’équipe de chercheurs internationaux qui ont étudié les désintégrations orbitales potentielles de plusieurs UHJ, ce qui pourrait non seulement aider les astronomes à mieux comprendre les UHJ, mais également la formation et l’évolution des exoplanètes dans leur ensemble.
Ici, nous discutons de cette recherche avec l’auteur principal de l’étude, Dr Elisabeth Adams, qui est scientifique principal au Planetary Science Institute, concernant la motivation derrière l’étude, les résultats significatifs, les études de suivi et l’importance d’étudier la désintégration orbitale pour les UHJ et les UHJ en général. Alors, quelle était la motivation derrière cette étude concernant la désintégration orbitale des UHJ ?
“Depuis que la première exoplanète, 51 Peg b aka Dimidium, a été annoncée sur une orbite de 4 jours, les scientifiques sont profondément préoccupés par la stabilité à long terme de ces planètes géantes”, explique le Dr Adams. L’univers aujourd’hui. « Nous savons depuis un moment que les objets de la taille de Jupiter ne peuvent pas exister avec des orbites inférieures à 19 heures environ (c’est la limite de Roche), mais même les planètes géantes avec des orbites de quelques jours sont instables à long terme car la les forces de marée provoqueront inexorablement la dégradation de leurs orbites. La grande inconnue est de savoir ce que signifie « à long terme » : la planète se désintégrera-t-elle alors que l’étoile est encore sur la séquence principale, ou le processus prendra-t-il si longtemps que l’étoile mourra en premier ? »
Pour l’étude, les chercheurs ont utilisé une combinaison de télescopes au sol et dans l’espace pour effectuer des analyses de photométrie stellaire et de courbe de lumière des exoplanètes de 43 UHJ avec des périodes orbitales allant de 0,67 jour (TOI-2109 b) à 3,03 jours (TrES-1b) dans le but de déterminer le taux de changement de leur période orbitale (c’est-à-dire la période orbitale croissante ou la période orbitale décroissante (décroissance orbitale)) mesuré en millisecondes par an (ms/an). Cette étude comprenait à la fois des données de courbe de lumière de transit précédemment mesurées et de nouvelles données, l’équipe effectuant des calculs pour déterminer le taux de changement de la période orbitale pour chacun des 43 UHJ. De plus, plus de la moitié des 43 UHJ de cette étude disposent de données d’observation de plus d’une décennie, dont une dépassant 20 ans de données (GUÊPE-18 b à 32 ans). Alors, quels ont été les résultats les plus significatifs de cette étude ?
Le Dr Adams raconte L’univers aujourd’hui« Ce qui est intéressant, c’est non seulement que cette étude n’a trouvé aucun nouveau cas de désintégration orbitale, mais aussi que nous commençons à voir une différence de plusieurs ordres de grandeur dans la durée de la désintégration orbitale. Les deux meilleurs cas de planètes en décomposition (WASP-12 b et Kepler-1658 b) se désintègrent à des taux > 10 à 1 000 fois plus rapides que les planètes autour desquelles nous ne trouvons pas de désintégration (par exemple, WASP-18 b, WASP). -19b et KELT-1b); si ces dernières planètes se désintégraient aussi vite que WASP-12 b, nous l’aurions certainement détecté maintenant.
Comme indiqué, cette étude approfondie a permis d’identifier de nouvelles informations concernant la désintégration orbitale des UHJ, en particulier concernant l’absence de désintégration orbitale pour la plupart d’entre eux, ce qui signifie que certaines orbites pourraient potentiellement être stables à long terme malgré une orbite extrêmement proche de leur parent respectif. étoiles. De plus, cela a permis de remettre en question les mesures antérieures relatives à la désintégration orbitale de certains UHJ, ce qui pourrait aider les astronomes à mieux comprendre la formation et l’évolution des UHJ dans l’univers. Par conséquent, compte tenu de l’exhaustivité de l’étude, quelles études de suivi sont actuellement en cours ou prévues ?
Le Dr Adams raconte L’univers aujourd’hui, « Nous allons juste devoir continuer à chercher ! Cet article est le premier de notre enquête et ne couvre qu’environ la moitié des UHJ connus, et de plus en plus d’entre eux continuent d’être découverts ; parmi nos cibles, la moitié d’entre elles n’ont pas été observées assez longtemps, ou avec suffisamment de transits, pour dire si une désintégration orbitale, même très rapide, se produit. Pour les autres, il nous faudra peut-être encore quelques années, voire quelques décennies, pour l’observer. Les théoriciens travaillent également d’arrache-pied pour expliquer comment l’âge et la structure de l’étoile contribuent à différents taux de désintégration, même si la grande incertitude entre les modèles théoriques est la raison pour laquelle j’aime pouvoir mesurer empiriquement le taux de désintégration.
Étudier désintégration orbitale est essentiel pour mieux comprendre si et quand deux objets astronomiques entreront en collision, notamment une planète et son satellite (le plus souvent une lune), une étoile et une autre planète ou comète en orbite autour d’elle (entraînant l’incinération de cette dernière), une étoile et une autre étoile (entraînant des ondes gravitationnelles ou des sursauts gamma), ainsi que tout objet astronomique en orbite les uns avec les autres (système binaire). Pour la Terre, la mesure de la désintégration orbitale s’est avérée vitale pour déterminer quand les satellites artificiels pourraient brûler dans l’atmosphère de notre planète. Mais, en ce qui concerne les exoplanètes, quelle est l’importance d’étudier la désintégration orbitale des UHJ, et se limite-t-elle aux seuls UHJ ?
“La désintégration des marées est la plus importante pour les grandes planètes”, explique le Dr Adams. L’univers aujourd’hui. « Curieusement, des planètes de la taille de la Terre ont été découvertes sur des orbites aussi courtes que 4 heures et pourtant, on prévoit qu’elles resteront stables en termes de marée pendant plusieurs milliards d’années. (J’ai déjà publié des travaux sur ces petites planètes à période ultra courte.) Plus la planète est grande et plus elle est proche de l’étoile, plus les effets de marée sont forts et plus l’orbite se désintègre rapidement.
Les UHJ sont officieusement désignés comme une sous-classe de Jupiters « chauds ». Comme cette étude, les anciens UHJ ont également été examinés à l’aide d’une combinaison de télescopes terrestres et spatiaux. Comme l’a noté le Dr Adams, cette étude a examiné environ la moitié des UHJ connus, ce qui signifie qu’il existe environ 100 UHJ connus peuplant le cosmos. Comme indiqué également, la plupart des UHJ sont verrouillées par la marée avec leur étoile mère, ce qui signifie qu’un côté fait continuellement face à l’étoile tout au long de son orbite, les températures brûlantes du côté diurne provoquant la rupture et la recombinaison des molécules du côté nuit. Ces caractéristiques font des UHJ l’un des objets astronomiques les plus intrigants et mystérieux à étudier. Mais quelle est l’importance globale de l’étude des UHJ ?
“Les Jupiters ultra-chauds nous permettent de mesurer une propriété fondamentale des étoiles (le facteur de qualité des marées, qui détermine le taux de désintégration)”, explique le Dr Adams. L’univers aujourd’hui. « La modélisation de leur passé et de leur avenir nous permet d’affiner nos théories sur la formation et la migration des planètes. Certains d’entre eux pourraient également perdre leur atmosphère, ce que nous pouvons rechercher. Elles font également partie des planètes les plus faciles à observer car elles sont grandes, chaudes et proches de leur étoile et constituent d’excellentes cibles à la fois pour les observations de haute précision (par exemple, les études atmosphériques avec JWST) et pour la sensibilisation (elles constituent d’excellentes cibles pour les amateurs intéressés). télescopes décents).
Cette étude intervient alors que la NASA et d’autres agences spatiales du monde entier continuent de découvrir des exoplanètes à un rythme incroyable, la NASA répertoriant le nombre d’exoplanètes confirmées à 5 630 au moment d’écrire ces lignes. Sur ce nombre, 1 805 sont classées comme géantes gazeuses (de la taille de Saturne ou de Jupiter), et un nombre incalculable de ces mondes tournent autour de leurs étoiles mères en quelques jours ou moins. À mesure que notre compréhension des exoplanètes continue de s’élargir, notre compréhension des UHJ, y compris leur formation et leur évolution, ainsi que la formation et l’évolution de leurs étoiles mères, progressera également.
“Ma devise pour étudier les exoplanètes est de m’attendre à l’inattendu”, explique le Dr Adams. L’univers aujourd’hui. « Même après trois décennies d’observations, nous continuons à trouver des planètes dans des endroits inattendus faisant des choses étranges, et nous en apprenons beaucoup sur l’univers en comprenant ce qu’elles font et pourquoi. Cela vous tient définitivement sur vos gardes ! »
Quelles nouvelles découvertes les chercheurs feront-ils sur les Jupiters ultra-chauds dans les années et décennies à venir ? Seul le temps nous le dira, et c’est pourquoi nous faisons de la science !
Comme toujours, continuez à faire de la science et continuez à chercher !
Comme ça:
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