Vue d’artiste d’une planète géante gazeuse ultra pelucheuse en orbite autour d’une étoile naine rouge. Une exoplanète géante gazeuse [right] avec la densité d’une guimauve a été détecté en orbite autour d’une étoile naine rouge froide [left] par l’instrument de vitesse radiale NEID financé par la NASA sur le télescope WIYN de 3,5 mètres à l’observatoire national de Kitt Peak, un programme du NOIRLab de la NSF. La planète, nommée TOI-3757 b, est la planète géante gazeuse la plus pelucheuse jamais découverte autour de ce type d’étoile. Crédit : NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani
Le télescope de l’observatoire national de Kitt Peak aide à déterminer que
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Jupiter-like Planet is the lowest-density gas giant ever detected around a red dwarf.
A gas giant <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>exoplanet with the density of a marshmallow has been detected in orbit around a cool red dwarf star. A suite of astronomical instruments was used to make the observations, including the <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA-funded NEID radial-velocity instrument on the WIYN 3.5-meter Telescope at Kitt Peak National Observatory, a Program of NSF’s NOIRLab. Named TOI-3757 b, the exoplanet is the fluffiest gas giant planet ever discovered around this type of star.
Using the WIYN 3.5-meter Telescope at Kitt Peak National Observatory in Arizona, astronomers have observed an unusual Jupiter-like planet in orbit around a cool red dwarf star. Located in the constellation of Auriga the Charioteer around 580 light-years from Earth, this planet, identified as TOI-3757 b, is the lowest-density planet ever detected around a red dwarf star and is estimated to have an average density akin to that of a marshmallow.
Red dwarf stars are the smallest and dimmest members of so-called main-sequence stars — stars that convert hydrogen into helium in their cores at a steady rate. Although they are “cool” compared to stars like our Sun, red dwarf stars can be extremely active and erupt with powerful flares. This can strip orbiting planets of their atmospheres, making this star system a seemingly inhospitable location to form such a gossamer planet.
“Les planètes géantes autour d’étoiles naines rouges ont toujours été considérées comme difficiles à former”, explique Shubham Kanodia, chercheur au Carnegie Institution for Science’s Earth and Planets Laboratory et premier auteur d’un article publié dans La revue astronomiquel. “Jusqu’à présent, cela n’a été examiné qu’avec de petits échantillons d’enquêtes Doppler, qui ont généralement trouvé des planètes géantes plus éloignées de ces étoiles naines rouges. Jusqu’à présent, nous n’avions pas un échantillon suffisamment important de planètes pour trouver des planètes gazeuses proches de manière robuste.
Il existe encore des mystères inexpliqués autour de TOI-3757 b, le plus important étant de savoir comment une planète géante gazeuse peut se former autour d’une étoile naine rouge, et en particulier d’une planète à si faible densité. L’équipe de Kanodia, cependant, pense avoir une solution à ce mystère.
Depuis le sol de l’Observatoire national de Kitt Peak (KPNO), un programme du NOIRLab de la NSF, le télescope de 3,5 mètres du Wisconsin-Indiana-Yale-NOIRLab (WIYN) regarde apparemment la Voie lactée alors qu’elle se déverse de l’horizon. Une lueur rougeâtre, phénomène naturel, colore également l’horizon. KPNO est situé dans le désert Arizona-Sonoran sur la nation Tohono O’odham et cette vue claire d’une partie du plan galactique de la Voie lactée montre les conditions favorables dans cet environnement qui sont nécessaires pour voir des objets célestes faibles. Ces conditions, qui incluent de faibles niveaux de pollution lumineuse, un ciel plus sombre qu’une magnitude de 20 et des conditions atmosphériques sèches, ont permis aux chercheurs du consortium WIYN de poursuivre les observations de galaxies, de nébuleuses et d’exoplanètes ainsi que de nombreuses autres cibles astronomiques en utilisant le télescope WIYN de 3,5 mètres et son télescope frère le télescope WIYN de 0,9 mètre. Crédit : KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Étincelles
Ils proposent que la densité extra-faible de TOI-3757 b pourrait être le résultat de deux facteurs. Le premier concerne le noyau rocheux de la planète ; On pense que les géantes gazeuses commencent comme des noyaux rocheux massifs d’environ dix fois la masse de la Terre, à quel point elles attirent rapidement de grandes quantités de gaz voisins pour former les géantes gazeuses que nous voyons aujourd’hui. L’étoile de TOI-3757b a une plus faible abondance d’éléments lourds par rapport aux autres naines M avec des géantes gazeuses, et cela peut avoir entraîné une formation plus lente du noyau rocheux, retardant le début de l’accrétion de gaz et affectant ainsi la densité globale de la planète.
Le deuxième facteur peut être l’orbite de la planète, qui est provisoirement considérée comme légèrement elliptique. Il y a des moments où il se rapproche de son étoile plus qu’à d’autres moments, ce qui entraîne un excès de chaleur substantiel qui peut faire gonfler l’atmosphère de la planète.
Satellite d’étude des exoplanètes en transit de la NASA (
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>TESS[{“attribute=””>TESS) a initialement repéré la planète. L’équipe de Kanodia a ensuite effectué des observations de suivi à l’aide d’instruments au sol, notamment NEID et NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), tous deux hébergés au télescope WIYN de 3,5 mètres ; le localisateur de planètes de la zone habitable (HPF) sur le télescope Hobby-Eberly ; et le Red Buttes Observatory (RBO) dans le Wyoming.
TESS a étudié le passage de cette planète TOI-3757 b devant son étoile, ce qui a permis aux astronomes de calculer que le diamètre de la planète était d’environ 150 000 kilomètres (100 000 miles) ou à peine plus grand que celui de Jupiter. La planète termine une orbite complète autour de son étoile hôte en seulement 3,5 jours, 25 fois moins que la planète la plus proche de notre système solaire – Mercure – qui prend environ 88 jours pour le faire.
Les astronomes ont ensuite utilisé NEID et HPF pour mesurer le mouvement apparent de l’étoile le long de la ligne de visée, également connu sous le nom de vitesse radiale. Ces mesures ont fourni la masse de la planète, qui a été calculée à environ un quart de celle de Jupiter, soit environ 85 fois la masse de la Terre. Connaître la taille et la masse a permis à l’équipe de Kanodia de calculer la densité moyenne de TOI-3757 b comme étant de 0,27 gramme par centimètre cube (environ 17 grammes par pied cube), ce qui en ferait moins de la moitié de la densité de
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Saturne[{“attribute=””>Saturn (la planète à la plus faible densité du système solaire), environ un quart de la densité de l’eau (ce qui signifie qu’elle flotterait si elle était placée dans une baignoire géante remplie d’eau), ou en fait, une densité similaire à celle d’une guimauve.
“Les futures observations potentielles de l’atmosphère de cette planète à l’aide du nouveau
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>TélescopespatialJamesWebb[{“attribute=””>JamesWebbSpaceTelescope pourrait aider à faire la lumière sur sa nature gonflée », explique Jessica Libby-Roberts, chercheuse postdoctorale à la Pennsylvania State University et deuxième auteur de cet article.
“Trouver plus de systèmes de ce type avec des planètes géantes – qui étaient autrefois considérées comme extrêmement rares autour des naines rouges – fait partie de notre objectif de comprendre comment les planètes se forment”, explique Kanodia.
La découverte souligne l’importance de NEID dans sa capacité à confirmer certaines des exoplanètes candidates actuellement découvertes par la mission TESS de la NASA, fournissant des cibles importantes pour le nouveau télescope spatial James Webb (JWST) pour suivre et commencer à caractériser leurs atmosphères. Cela informera à son tour les astronomes de la composition des planètes et de la manière dont elles se sont formées et, pour les mondes rocheux potentiellement habitables, si elles pourraient être capables de supporter la vie.
Référence : « TOI-3757 b : A low-density gas giant orbiting a solar-metallicity M dwarf » par Shubham Kanodia, Jessica Libby-Roberts, Caleb I. Cañas, Joe P. Ninan, Suvrath Mahadevan, Gudmundur Stefansson, Andrea SJ Lin , Sinclaire Jones, Andrew Monson, Brock A. Parker, Henry A. Kobulnicky, Tera N. Swaby, Luke Powers, Corey Beard, Chad F. Bender, Cullen H. Blake, William D. Cochran, Jiayin Dong, Scott A. Diddams , Connor Fredrick, Arvind F. Gupta, Samuel Halverson, Fred Hearty, Sarah E. Logsdon, Andrew J. Metcalf, Michael W. McElwain, Caroline Morley, Jayadev Rajagopal, Lawrence W. Ramsey, Paul Robertson, Arpita Roy, Christian Schwab, Ryan C. Terrien, John Wisniewski et Jason T. Wright, 5 août 2022, Le Journal Astronomique.
DOI : 10.3847/1538-3881/ac7c20
