Super-Earth Ross 508b skims habitable zone of red dwarf

Super-Earth Ross 508b skims habitable zone of red dwarf

Figure 1 : Diagramme schématique du système planétaire nouvellement découvert autour de Ross 508. La région verte représente la zone habitable (HZ) où de l’eau liquide peut exister à la surface planétaire. L’orbite planétaire est représentée par une ligne bleue. Pour plus de la moitié de son orbite, la planète est estimée être plus proche de la HZ (ligne continue) et à l’intérieur de la HZ (ligne pointillée) pour le reste de l’orbite. Crédit : Centre d’astrobiologie

La première exoplanète a été découverte par le programme stratégique Subaru à l’aide du spectrographe infrarouge IRD sur le télescope Subaru (IRD-SSP). Cette planète, Ross 508b, est une super-Terre avec environ quatre fois la masse de la Terre et se trouve près de la zone habitable. Une telle planète pourrait retenir de l’eau à sa surface et constituera une cible importante pour les futures observations visant à vérifier la possibilité de vie autour d’étoiles de faible masse.

La recherche sur les exoplanètes, qui a parcouru un long chemin ces dernières années depuis la découverte d’une planète géante autour d’une étoile semblable à notre soleil, se concentre désormais sur les naines rouges, qui ont moins de masse que notre soleil. Les naines rouges, qui constituent les trois quarts des étoiles de notre galaxie et existent en grand nombre à proximité de notre système solaire, sont d’excellentes cibles pour trouver des exoplanètes dans notre voisinage. La découverte d’exoplanètes si proches, avec des observations détaillées de leurs atmosphères et de leurs couches superficielles, nous permettra d’évoquer la présence ou l’absence de vie dans des environnements très différents de ceux de notre système solaire.

Cependant, les naines rouges sont très faibles en lumière visible en raison de leur faible température de surface inférieure à 4000 degrés. Les recherches précédentes de planètes avec des spectromètres à lumière visible n’ont découvert que quelques planètes autour de naines rouges très proches, telles que Proxima Centauri b. En particulier, les naines rouges avec des températures de surface inférieures à 3000 degrés (naines rouges de type tardif) n’ont pas été systématiquement recherchées pour les planètes. La méthode de transit, qui détecte les changements de luminosité stellaire lorsqu’une planète passe devant une étoile, ne nécessite pas autant de photons que la méthode spectroscopique Doppler, de sorte que la recherche de planètes autour de naines rouges à l’aide de la méthode de transit progresse ces derniers temps. années. . Les recherches TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) pour les planètes en transit peuvent détecter des planètes telluriques autour de naines rouges relativement lourdes (naines rouges de type précoce).

Bien que les naines rouges soient des cibles importantes pour l’étude de la vie dans l’Univers, elles sont difficiles à observer car elles sont trop faibles en lumière visible. Pour résoudre les difficultés liées aux observations spectroscopiques des naines rouges, une recherche planétaire à l’aide d’un spectrographe de haute précision dans l’infrarouge, où les naines rouges sont relativement brillantes, est attendue depuis longtemps. Par exemple, la luminosité du Soleil vue à 30 années-lumière est de cinq magnitudes en lumière visible et de trois magnitudes en lumière infrarouge. D’autre part, les naines rouges de type tardif les plus légères sont très faibles en lumière visible à la magnitude 19, mais relativement brillantes dans l’infrarouge à la magnitude 11.

Le Centre d’Astrobiologie du Japon a développé avec succès l’IRD (InfraRed Doppler instrument), le premier spectrographe infrarouge de haute précision au monde pour les télescopes de classe 8 mètres. L’IRD monté sur le télescope Subaru peut détecter de minuscules fluctuations de la vitesse d’une étoile, à peu près la vitesse d’une personne qui marche.

La méthode des transits ne peut détecter que les planètes dont les orbites sont le long de la ligne de visée, tandis que la méthode Doppler peut détecter les planètes quelle que soit leur orientation par rapport au plan céleste. C’est aussi une méthode importante car elle permet de déterminer la “masse” d’une planète.

Le programme stratégique IRD Subaru (IRD-SSP) de recherche de planètes autour de naines rouges de type tardif a débuté en 2019. Il s’agit de la première recherche systématique de planètes autour de naines rouges de type tardif et est un projet international impliquant une centaine de chercheurs. international. Au cours des deux premières années, des observations de détection ont été faites pour trouver des naines rouges “stables” à faible bruit, où même de petites planètes peuvent être détectées. Les naines rouges ont une activité de surface élevée, telle que des éruptions, et cette activité de surface peut provoquer des changements dans la vitesse de la ligne de visée de l’étoile même s’il n’existe aucune planète. Par conséquent, seules les naines rouges stables à faible activité de surface sont des cibles dans la recherche de petites planètes semblables à la Terre.

Actuellement, le projet est dans la phase d’observation intensive d’environ 50 naines rouges prometteuses de type tardif qui ont été soigneusement sélectionnées par sélection.

Super-Earth Ross 508b s'approche de la zone habitable d'une naine rouge

Figure 2 : Variation périodique de la vitesse dans la ligne de visée de l’étoile Ross 508 observée par l’IRD. Il est enroulé autour de la période orbitale de la planète Ross 508b (10,77 jours). Le changement de vitesse en ligne de mire de Ross 508 est inférieur à 4 mètres par seconde, ce qui indique que l’IRD a capturé une très petite oscillation plus lente que celle d’une personne en train de courir. La courbe rouge correspond le mieux aux observations et son écart par rapport à une courbe sinusoïdale indique que l’orbite de la planète est probablement elliptique. Crédit : Harakawa et al. 2022

La première exoplanète découverte par l’IRD-SSP est située à environ 37 années-lumière de la Terre, autour d’une étoile naine rouge appelée Ross 508, qui a un cinquième de la masse du Soleil. Il s’agit de la première exoplanète découverte par une recherche systématique à l’aide d’un spectromètre infrarouge.

Pour confirmer que l’oscillation périodique de Ross 508 est bien due à une planète, l’équipe IRD-SSP a identifié plusieurs indicateurs d’activité stellaire qui pourraient produire un faux positif pour une planète (par exemple, des changements dans la luminosité stellaire et la forme de certaines émissions). lignes) et a montré que la période de ces indicateurs est nettement différente de la période planétaire observée. C’est une tâche plus difficile que d’utiliser la méthode Doppler pour confirmer les candidats planétaires précédemment signalés par la méthode des transits, mais c’est une méthode essentielle pour détecter les planètes non en transit.

Cette planète, Ross 508b, a une masse minimale d’environ quatre fois celle de la Terre. Sa distance moyenne de son étoile centrale est de 0,05 fois la distance de la Terre au Soleil, et elle se situe au bord intérieur de la zone habitable. Fait intéressant, la planète est susceptible d’avoir une orbite elliptique, auquel cas elle passerait dans la zone habitable avec une période orbitale d’environ 11 jours (figures 1 et 2).

Les planètes de la zone habitable pourraient retenir l’eau à leur surface et soutenir la vie. Ross 508b sera une cible importante pour les futures observations afin de vérifier la possibilité d’habitabilité des planètes autour des naines rouges. Les observations spectroscopiques des molécules et des atomes dans l’atmosphère planétaire sont également importantes, tandis que les télescopes actuels ne peuvent pas imager directement la planète en raison de sa proximité avec l’étoile centrale. À l’avenir, ce sera l’une des cibles des recherches de la vie des télescopes de la classe 30 mètres.

Jusqu’à présent, seules trois planètes en orbite autour d’étoiles de si faible masse sont connues, dont Proxima Centauri b. L’IRD-SSP devrait poursuivre la découverte de nouvelles planètes.

“Ross 508b est la première détection réussie d’une super-Terre en utilisant uniquement la spectroscopie dans le proche infrarouge. Avant cela, dans la détection de planètes de faible masse comme les super-Terres, les observations dans le proche infrarouge seules n’étaient pas assez précises, et la vérification par haute -des mesures de précision de la vitesse en ligne de visée en lumière visible étaient nécessaires. Cette étude montre que l’IRD-SSP n’est capable que de détecter des planètes, et démontre clairement l’avantage de l’IRD-SSP dans sa capacité à rechercher avec une grande précision même des planètes tardives. des naines rouges de type – qui sont trop faibles pour être observées en lumière visible”, déclare le Dr Hiroki Harakawa (télescope Subaru NAOJ), auteur principal de l’article de découverte.

“Cela fait 14 ans depuis le début du développement de l’IRD. Nous avons poursuivi notre développement et nos recherches dans l’espoir de trouver une planète exactement comme Ross 508b. Cette découverte a été rendue possible grâce aux hautes performances des instruments de l’IRD, la grande ouverture du télescope Subaru, et le cadre stratégique d’observations qui a permis l’acquisition intensive et fréquente de données. Nous nous engageons à faire de nouvelles découvertes. déclare le professeur Bun’ei Sato (Tokyo Institute of Technology), chercheur principal à l’IRD-SSP.

Ces résultats sont apparus comme Harakawa et al. “Une Super-Terre en orbite près du bord intérieur de la zone habitable autour du nain M4.5 Ross 508” à Publications de la Société japonaise d’astronomie le 30 juin 2022.


Ils découvrent une exoplanète super-Terre en orbite autour d’une étoile proche


Plus d’informations:
Hiroki Harakawa et al, une super-Terre en orbite près du bord intérieur de la zone habitable autour de la naine M4.5 Ross 508, Publications de la Société japonaise d’astronomie (2022). DOI : 10.1093/pasj/psac044

Fourni par les instituts nationaux des sciences naturelles

Citation: Super-Earth Ross 508b effleure la zone habitable des naines rouges (1er août 2022) Extrait le 1er août 2022 de https://phys.org/news/2022-08-super-earth-ross-508b-skims-habitable. html

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