Lorsque la NASA a lancé TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) en 2018, elle avait un objectif spécifique. Alors que son prédécesseur, le vaisseau spatial Kepler, a trouvé des milliers d'exoplanètes, beaucoup d'entre elles étaient des géantes gazeuses massives. TESS a été envoyé dans l'espace avec une promesse: trouver des planètes plus petites de taille similaire à la Terre et à Neptune, en orbite autour d'étoiles stables sans beaucoup de torchage. Ces contraintes, espéraient les astronomes, identifieraient davantage d'exoplanètes potentiellement habitables.
Avec cette découverte de trois nouvelles exoplanètes, TESS tient sa promesse.
Les trois nouvelles exoplanètes ne sont pas ce à quoi nous sommes habitués. Pendant la mission du vaisseau spatial Kepler, nous nous sommes habitués aux découvertes d'exoplanètes. Mais les planètes étaient pour la plupart plus grandes que la Terre, et beaucoup d'entre elles étaient des géantes gazeuses, des Jupiters chauds et autres. Mais ces trois nouveaux sont différents: l'un est légèrement plus grand que la Terre, et les deux autres ont à peu près le double de la taille de Neptune, qui est petite en termes d'exoplanètes.
Les trois orbitent autour d'une étoile fraîche et faible appelée TOI (TESS Object Of Interest) 270, à environ 73 années-lumière de la constellation Pictor. TOI 270 est une étoile naine de type M qui est environ 40% plus petite que notre Soleil en masse et en taille. Il fait également environ un tiers de moins que le soleil. Les trois planètes sont tempérées en termes planétaires, mais les planètes sont encore assez chaudes par rapport à la Terre, car elles sont proches de leur étoile.
Les trois planètes sont nommées TOI 270 b, c et d, de la planète la plus interne à la plus externe, selon la convention.
TOI 270 b est probablement un monde rocheux comme la Terre, mais environ 25% plus grand. Il ne prend que 3,4 jours pour orbiter son étoile, à une distance de 0,03 UA, environ 13 fois plus près de son étoile que Mercure ne l'est du Soleil. L'équipe TESS suppose qu'elle est environ 1,9 fois plus massive que la Terre.
Malheureusement, 270 b est brûlant. Pas aussi chaud que la plupart des Jupiters chauds que Kepler a découvert, mais toujours trop chaud pour la vie tel que nous le connaissons. Sa température d'équilibre - la température avant tout effet atmosphérique - est de 254 degrés Celsius (490 F.). Elle est également verrouillée à l'étoile.
La planète moyenne est appelée TOI 270 c, et sa 2,4 fois plus grande que la Terre. Il orbite autour de l'étoile tous les 5,7 jours. La planète la plus externe, 270 d, est 2,1 fois plus grande que la Terre et orbite autour de l'étoile tous les 11,4 jours. Ils appellent ces deux planètes des «mini-Neptunes» parce qu’elles sont composées principalement de gaz et qu’elles font environ la moitié de la taille de Neptune. Les deux sont également étroitement liés à leur étoile.
La planète la plus externe est d'un intérêt particulier pour les scientifiques car c'est la planète la plus tempérée des trois. La température d’équilibre du TOI 270 est d’environ 66 degrés Celsius (150 F), encore très chaude en termes terrestres, mais suffisamment tempérée pour être rare pour les exoplanètes.
Le nouvel article décrivant ces résultats est publié dans la revue Nature Astronomy. Le document est intitulé «Une super-Terre et deux sous-Neptunes transitant par la proche et silencieuse M naine TOI-270».
"Ce système est exactement ce que TESS a été conçu pour trouver - de petites planètes tempérées qui passent ou transitent devant une étoile hôte inactive, une qui manque d'activité stellaire excessive, comme les fusées éclairantes", a déclaré le chercheur principal Maximilian Günther, un postdoctoral Torres. Membre du Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge. «Cette étoile est calme et très proche de nous, et donc beaucoup plus brillante que les étoiles hôtes de systèmes comparables. Grâce à des observations de suivi approfondies, nous serons bientôt en mesure de déterminer la composition de ces mondes, de déterminer si les atmosphères sont présentes et quels gaz elles contiennent, et plus encore.
Ces résultats sont intéressants parce que notre système solaire ne contient rien comme les deux mini-Neptunes, ou sous-Neptunes. En fait, à notre connaissance, les planètes dont la taille est comprise entre 1,5 et 2 fois la taille de la Terre sont très rares dans la population d'exoplanètes.
"Un aspect intéressant de ce système est que ses planètes chevauchent une lacune bien établie dans les tailles planétaires connues", a déclaré le co-auteur Fran Pozuelos, chercheur postdoctoral à l'Université de Liège en Belgique. «Il est rare que les planètes aient des tailles comprises entre 1,5 et deux fois celle de la Terre pour des raisons probablement liées à la façon dont les planètes se forment, mais c'est toujours un sujet très controversé. TOI 270 est un excellent laboratoire pour étudier les marges de cet écart et nous aidera à mieux comprendre comment les systèmes planétaires se forment et évoluent. »
Les astronomes espéraient que TESS trouverait ces types de planètes afin que d'autres télescopes puissent faire des observations de suivi. En particulier, le télescope spatial James Webb pourra identifier les atmosphères de certaines de ces planètes.
"TOI 270 est parfaitement situé dans le ciel pour étudier les atmosphères de ses planètes extérieures avec le futur télescope spatial James Webb de la NASA", a déclaré la co-auteure Adina Feinstein, doctorante à l'Université de Chicago. "Il sera observable par Webb pendant plus de six mois, ce qui pourrait permettre des études de comparaison vraiment intéressantes entre les atmosphères de TOI 270 c et d."
L'équipe derrière ces résultats pense que, bien que ces résultats soient passionnants, il y a plus à ce système solaire. Une observation supplémentaire peut révéler d'autres planètes. Il y a peut-être une autre planète rocheuse plus éloignée de l'étoile que TOI 270 d. Si c'est le cas, il peut être encore plus tempéré. Et s'il a un noyau rocheux et une atmosphère, il pourrait contenir de l'eau liquide à sa surface.
Ce sont des moments passionnants dans la recherche sur les exoplanètes. Avec des résultats comme ceux-ci, et avec James Webb qui finira par être en ligne, notre compréhension de la population d'exoplanètes augmentera à pas de géant.
Plus:
- Communiqué de presse: la mission TESS de la NASA marque un "tour du chapeau" avec 3 nouveaux mondes
- Document de recherche: Une super-Terre et deux sous-Neptunes transitant par le nain M calme et proche TOI-270
- TESS de la NASA
- Space Magazine: Combien de planètes TESS va-t-il trouver?
- Space Magazine: Maintenant que TESS est opérationnel, les astronomes estiment qu'il trouvera 14 000 planètes. 10 pourraient être des mondes terrestres dans une zone habitable d'une étoile semblable à une étoile solaire
