L'étude des planètes extrasolaires a révélé des candidats assez intéressants ces dernières années. Au 1er août 2017, un total de 3639 exoplanètes ont été découvertes dans 2729 systèmes planétaires et 612 systèmes planétaires multiples. Beaucoup de ces découvertes ont remis en question la pensée conventionnelle sur les planètes, en particulier en ce qui concerne leurs tailles et leurs distances par rapport au soleil.
Selon une étude d'une équipe internationale d'astronomes, les dernières découvertes d'exoplanètes s'inscrivent dans cette tendance. Connus sous les noms EPIC 211418729b et EPIC 211442297b, ces deux géantes gazeuses gravitent autour d'étoiles situées à environ 1569 et 1360 années-lumière de la Terre (respectivement) et sont de taille similaire à Jupiter. Combiné avec leur orbite relativement proche de leurs étoiles, l'équipe les a désignés comme «Jupiter chauds».
L'étude, intitulée «EPIC 211418729b et EPIC 211442297b: Two Transiting Warm Jupiters», a récemment été publiée en ligne. Dirigée par Avi Shporer - un chercheur postdoctoral de la division des sciences géologiques et planétaires (GPS) du California Institute of Technology (Caltech) - l'équipe s'est appuyée sur les données du Kepler et K2 missions et observations de suivi avec plusieurs télescopes au sol, pour déterminer les tailles, les masses et les orbites de ces planètes.
Comme ils l'indiquent dans leur étude, les deux planètes ont été initialement identifiées comme des planètes candidates en transit par K2 mission. En d'autres termes, ils ont été initialement détectés par la méthode du transit, où les astronomes mesurent les creux dans la luminosité d'une étoile pour confirmer qu'une planète passe entre l'observateur et l'étoile. Ces observations ont eu lieu K2Des observations de la Campagne 5, qui ont eu lieu entre le 27 avril et le 10 juillet 2015.
L'équipe a ensuite effectué des observations de suivi à l'aide du télescope Keck II (situé à l'observatoire W.M. Keck à Hawaï) et du télescope Gemini North (à l'observatoire Gemini, également à Hawaï). Ces observations, menées de janvier 2016 à mai 2017, ont ensuite été combinées avec des données spectrales et des mesures de vitesse radiale à partir du spectromètre à échelle haute résolution (HIRES) sur le télescope Keck I.
Enfin, ils ont ajouté des données photométriques de l'Observatoire interaméricain Cerro Tololo (CTIO) au Chili, de l'Observatoire astronomique sud-africain (SAAO) et de l'Observatoire Siding Spring (SSO) en Australie. Ces observations de suivi ont confirmé la présence de ces deux exoplanètes. Comme ils l'ont écrit dans l'étude:
«Nous avons découvert deux exoplanètes de Jupiter chaudes en transit identifiées initialement comme des candidats en transit en photométrie K2… Les deux planètes sont parmi les planètes géantes à gaz transitant par la période la plus longue avec une masse mesurée, et elles sont en orbite autour d'étoiles hôtes relativement anciennes. Les deux planètes ne sont pas gonflées car leurs rayons sont conformes aux attentes théoriques. »
À partir de leurs observations, l'équipe a également pu produire des estimations sur les tailles, masses et périodes orbitales respectives des planètes. Alors que l'EPIC 211418729 b mesure 0,942 rayons Jupiter, a environ 1,85 masses Jupiter et une période orbitale de 11,4 jours, EPIC 211442297 b mesure 1,115 rayons Jupiter, a environ 0,84 masses Jupiter et une période orbitale de 20,3 jours.
Sur la base de leurs estimations, ces planètes connaissent des températures de surface allant jusqu'à 719 K (445,85 ° C; 834,5 ° F) et 682 K (408,85 ° C; 768 ° F), respectivement. En tant que tels, ils ont classé ces planètes comme "Jupiter chauds", car ils sont loin de ce qui est considéré comme typique des "Jupiter chauds" - qui ont une atmosphère exotique qui connaît des températures pouvant atteindre plusieurs milliers de kelvins.
Les chercheurs ont noté qu'en fonction de leurs périodes orbitales, ces deux planètes ont certaines des périodes orbitales les plus longues de toutes les géantes à gaz en transit (c'est-à-dire celles qui ont été détectées en utilisant la méthode de transit) détectées à ce jour. Ou comme ils le disent dans leur étude:
«EPIC 211418729b et EPIC 211442297b font partie des planètes géantes à gaz transitant sur la plus longue période avec une masse mesurée. En fait, selon les archives de la NASA sur les exoplanètes (Akeson et al. 2013), EPIC 211442297b est actuellement la plus longue période K2 transitant par l'exoplanète avec une masse bien contrainte. »
Une autre observation intéressante était le fait qu'aucune de ces exoplanètes n'était gonflée, ce qu'ils n'avaient pas prévu. Dans le cas de Hot Jupiters, les atmosphères subissent une expansion en raison de la quantité d'irradiation solaire qu'elles reçoivent, ce qui entraîne ce que l'équipe appelle une «corrélation rayon-irradiation» dans leur article. En d'autres termes, les Hot Jupiters sont massifs, mais sont également connus pour avoir de faibles densités par rapport aux géantes à gaz plus froides.
Au lieu de cela, l'équipe a constaté que EPIC 211418729b et EPIC 211442297b avaient des rayons qui étaient conformes à ce que les modèles théoriques prédisent pour les géantes gazeuses de leur masse. Leurs résultats les ont également amenés à tirer quelques conclusions provisoires sur les structures et les compositions des planètes. Comme ils l'ont écrit:
«Les deux planètes ne sont pas gonflées par rapport aux attentes théoriques, contrairement à de nombreuses autres planètes du diagramme. Leurs positions sont proches ou conformes aux attentes théoriques pour une planète avec peu ou pas de noyau rocheux, pour EPIC 211442297b, et une planète avec un noyau rocheux significatif pour EPIC 211418729b. "
Ces résultats suggèrent que l'irradiation solaire ne joue pas un rôle significatif dans la détermination du rayon des Jupiters chauds. Cela soulève également des questions intéressantes sur la corrélation entre les rayons et l'irradiation avec d'autres géantes gazeuses. À l'avenir, EPIC 211418729b et EPIC 211442297b seront les cibles de futurs K2 observations durant la campagne 18 de la mission - qui se déroulera de mai à août 2018.
Ces observations offriront certainement un aperçu supplémentaire de ces planètes et des mystères que cette étude a soulevés. Les futures enquêtes sur les exoplanètes en transit - menées par des instruments de nouvelle génération tels que les satellites de sondage sur les exoplanètes en transit (TESS) - et les enquêtes par imagerie directe menées par le James Webb Space Telescope (JWST) ne manqueront pas d'en révéler davantage sur les exoplanètes lointaines et exotiques.
