Au 1er mars 2018, 3741 exoplanètes ont été confirmés dans 2 794 systèmes, avec 622 systèmes ayant plus d'une planète. La majeure partie du mérite de ces découvertes va au télescope spatial Kepler, qui a découvert environ 3500 planètes et 4500 candidats planétaires. À la suite de toutes ces découvertes, le centre d'intérêt est passé de la pure découverte à la recherche et à la caractérisation.
À cet égard, les planètes détectées à l'aide de la méthode de transit sont particulièrement utiles car elles permettent d'étudier ces planètes en détail. Par exemple, une équipe d'astronomes a récemment découvert trois super-terres en orbite autour d'une étoile connue GJ 9827, qui est située à seulement 100 années-lumière (30 parsecs) de la Terre. La proximité de l'étoile, et le fait qu'elle soit en orbite autour de plusieurs super-terres, font de ce système un outil idéal pour des études détaillées sur les exoplanètes.
L'étude, intitulée «Un système de trois super-terres transitant par le dernier K-Dwarf GJ 9827 à trente parsecs», a récemment été publiée en ligne. L'étude a été dirigée par Joseph E. Rodriguez du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et comprenait des membres de l'Université du Texas à Austin, de l'Université Columbia, du Massachusetts Institute of Technology et de la NASA Exoplanet Science Institute.
Comme pour toutes les découvertes de Kepler, ces planètes ont été découvertes en utilisant la méthode de transit (alias. Photométrie de transit), où les étoiles sont surveillées pour les baisses périodiques de luminosité. Ces creux sont le résultat d'exoplanètes passant devant l'étoile (c'est-à-dire transitant) par rapport à l'observateur. Bien que cette méthode soit idéale pour placer des contraintes sur la taille et les périodes orbitales d'une planète, elle peut également permettre la caractérisation d'exoplanètes.
Fondamentalement, les scientifiques peuvent apprendre des choses sur leurs atmosphères en mesurant les spectres produits par la lumière de l'étoile lorsqu'elle traverse l'atmosphère de la planète. Combinées aux mesures de vitesse radiale de l'étoile, les scientifiques peuvent également imposer des contraintes sur la masse et le rayon de la planète et déterminer des éléments sur la structure intérieure de la planète.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe a analysé les données obtenues par le K2 mission, qui a montré la présence de trois super-terres autour de l'étoile GJ 9827 (GJ 9827 b, c et d). Depuis qu'ils ont initialement soumis leur document de recherche en septembre 2017, la présence de ces planètes a été confirmée par une autre équipe d'astronomes. Comme le Dr Rodriguez l'a déclaré à Space Magazine par courrier électronique:
«Nous avons détecté trois planètes de taille super-terrestre en orbite dans une configuration très compacte. Plus précisément, les trois planètes ont des rayons de 1,6, 1,2 et 2,1 fois le rayon de la Terre et tournent toutes en orbite autour de leur étoile hôte en 6,2 jours. Nous notons que ce système a été découvert indépendamment (simultanément) par une autre équipe de l'Université Wesleyenne (Niraula et al. 2017). »
Ces trois exoplanètes sont particulièrement intéressantes car les plus grandes des deux ont des rayons qui les placent dans la plage entre être rocheuses ou gazeuses. Jusqu'à présent, peu d'exoplanètes de ce type ont été découvertes, ce qui en fait une cible privilégiée pour la recherche. Rodriguez a expliqué:
“Les planètes de taille Super Terre sont le type de planète le plus courant que nous connaissons, mais nous n'en avons pas dans notre propre système solaire, ce qui limite notre capacité à les comprendre. Ils sont particulièrement importants parce que leurs rayons couvrent la transition de la roche au gaz (comme je l'explique ci-dessous dans l'une des autres réponses). Essentiellement, les planètes plus grandes que 1,6 fois le rayon de la Terre sont moins denses et ont des atmosphères épaisses d'hydrogène / hélium tandis que les planètes plus petites sont très denses avec peu ou pas d'atmosphère. »
Une autre chose intéressante à propos de ces super-Terres est de savoir comment leurs courtes périodes orbitales - qui sont respectivement de 1,2, 3,6 et 6,2 jours - entraîneraient des températures assez chaudes. En bref, l'équipe estime que les trois super-Terres connaissent des températures de surface de 1172 K (899 ° C; 1650 ° F), 811 K (538 ° C; 1000 ° F) et 680 K (407 ° C; 764 ° F), respectivement.
En comparaison, Vénus - la planète la plus chaude du système solaire - connaît des températures de surface de 735 K (462 ° C; 863 ° F). Ainsi, alors que les températures sur Vénus sont suffisamment chaudes pour faire fondre le plomb, les conditions sur GJ 9827 b sont presque assez chaudes pour faire fondre le bronze.
Cependant, la chose la plus importante de cette découverte est les opportunités qu'elle pourrait fournir pour la caractérisation des exoplanètes. À seulement 100 années-lumière de la Terre, il sera relativement facile pour les télescopes de nouvelle génération (tels que le télescope spatial James Webb) de mener des études de leurs atmosphères et de fournir une image plus détaillée de ce système de planètes.
De plus, ces trois planètes étranges sont toutes dans le même système, ce qui rend les campagnes d'observation beaucoup plus faciles. Comme l'a conclu Rodriguez:
«Le système GJ 9827 est unique car une planète est plus petite que cette coupure, une planète est plus grande et la troisième planète a un rayon d'environ 1,6 fois le rayon de la Terre, juste sur cette frontière. Donc, dans un système, nous avons des planètes qui couvrent cette transition de la roche au gaz. C'est important parce que nous pouvons étudier l'atmosphère de ces planètes, rechercher des différences dans la composition de leurs atmosphères et commencer à comprendre pourquoi cette transition se produit à 1,6 fois le rayon de la Terre. Puisque les trois planètes orbitent autour de la même étoile, l'effet de l'étoile hôte est maintenu constant dans cette «expérience». Par conséquent, si ces trois planètes dans GJ 9827 étaient à la place en orbite autour de trois étoiles distinctes, nous devrions nous inquiéter de la façon dont l'étoile hôte influence ou affecte l'atmosphère de la planète. Dans le système GJ 9827, nous n'avons pas à nous en préoccuper car ils tournent autour de la même étoile. »
