Deux planètes gazeuses autour d’une étoile brillante semblable au soleil

Dans la vue de cet artiste, deux planètes gazeuses orbitent autour de l’étoile brillante HD 152843. Ces planètes ont été découvertes par le projet de science citoyenne Planet Hunters TESS, en collaboration avec des scientifiques professionnels. Crédit : NASA/Scott Weisinger

La nuit, Miguel, sept ans, aime parler à son père, Cesar Rubio, des planètes et des étoiles. « J’essaie de m’en occuper », explique Rubio, mécanicien à Pomona, en Californie, qui fabrique des pièces pour les équipements miniers et de production d’électricité.

Maintenant, le garçon peut prétendre que son père a également aidé à découvrir les planètes. Cesar Rubio est l’un des milliers de bénévoles qui participent à Les chasseurs de planètes Tess, un projet de science citoyenne financé par la NASA qui recherche des preuves de planètes en dehors de notre système solaire ou d’exoplanètes. La science citoyenne est un moyen pour les membres du public de collaborer avec les scientifiques. Plus de 29 000 personnes dans le monde ont uni leurs forces à Planet Hunters TESS pour aider les scientifiques à trouver des exoplanètes.

César et Miguel Rubio

Cesar Rubio et son fils Miguel aiment parler d’espace ensemble. Crédit : César Rubio

Planet Hunters TESS annonce la découverte de deux exoplanètes dans une étude publiée en ligne dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, et l’inclusion de Rubio et de plus d’une douzaine d’autres scientifiques citoyens en tant que co-auteurs.

Ces mondes extraterrestres orbitent autour d’une étoile appelée HD 152843, située à environ 352 années-lumière. Cette étoile a à peu près la même masse que le Soleil, mais environ 1,5 fois plus grande et légèrement plus brillante.

La planète B, de la taille de Neptune, est environ 3,4 fois plus grande que la Terre et effectue une orbite autour de son étoile en 12 jours environ. La planète C, l’exoplanète, est environ 5,8 fois plus grande que la Terre, ce qui en fait une “semi-Saturne”, et sa période orbitale se situe entre 19 et 35 jours. Dans notre système solaire, les deux planètes seront en orbite autour de Mercure, soit environ 88 jours.

a déclaré Nora Eisner, doctorante en astrophysique à l’Université d’Oxford au Royaume-Uni et auteur principal de l’étude.

TESS signifie Transiting Exoplanet Survey Satellite, un vaisseau spatial de la NASA lancé en avril 2018. L’équipe TESS a utilisé les données de l’observatoire pour identifier plus de 100 exoplanètes et plus de 2 600 candidats en attente de confirmation.

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Planet Hunters TESS, qui opère via le site Web Zooniverse, a commencé en décembre 2018, peu de temps après que les premières données TESS aient été rendues publiques. Les volontaires regardent des graphiques montrant la luminosité de différentes étoiles au fil du temps. Remarquez lequel de ces tracés montre une courte baisse de la luminosité de l’étoile, puis un mouvement ascendant pour revenir au niveau d’origine. Cela peut se produire lorsqu’une planète croise la face de son étoile, bloquant un peu de lumière – un événement appelé “transit”.

Planet Hunters partage chaque schéma de luminosité appelé “Light Curve” avec 15 volontaires. En arrière-plan du site, un algorithme collecte toutes les soumissions de volontaires et sélectionne les courbes de lumière que plusieurs volontaires ont sélectionnées. Ensuite, Eisner et ses collègues examinent les courbes de lumière d’ordre supérieur et déterminent celles qui seraient bonnes pour le suivi scientifique.

Alexandre Hubert

Alexander Hubert étudie pour devenir professeur de mathématiques et de latin mais aime les projets de sciences citoyennes en astronomie. Crédit : Alexandre Hubert

Même à l’ère des technologies informatiques complexes telles que l’apprentissage automatique, le fait d’avoir un grand groupe de volontaires qui examinent les données du télescope est d’une grande aide pour les chercheurs. Parce que les chercheurs ne peuvent pas parfaitement entraîner les ordinateurs à identifier les empreintes digitales potentielles des planètes, l’œil humain est toujours précieux. “C’est pourquoi il n’y a pas beaucoup de candidats pour les exoplanètes, et pourquoi la science citoyenne est une si bonne chose”, a déclaré Eisner.

Dans le cas de HD 152843, des scientifiques citoyens ont examiné une parcelle de terrain montrant sa luminosité dans un délai d’un mois après les observations du TESS. La courbe de lumière montrait trois creux distincts, impliquant qu’au moins une planète pouvait orbiter autour de l’étoile. Les 15 citoyens scientifiques qui ont examiné cette courbe ont fait référence à au moins deux transits, et certains ont marqué la courbe de la lumière sur le forum de discussion en ligne Planet Hunters TESS.

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Ensuite, les scientifiques ont regardé de plus près. En comparant les données avec leurs modèles, ils ont estimé que deux transits provenaient de la planète intérieure et l’autre provenait d’une deuxième planète extérieure.

Pour s’assurer que les signaux de transit provenaient de planètes et non d’une autre source, comme des étoiles se dépassant, passant des astéroïdes ou les mouvements de TESS lui-même, les scientifiques devaient regarder l’étoile d’une manière différente. Ils ont utilisé un instrument appelé HARPS-N (High Resolution Radial Velocity Planet Finder pour l’hémisphère nord) au Telescopio Nazionale Galileo à La Palma, en Espagne, ainsi qu’EXPRES (Extreme Resolution Spectrometer), un instrument de l’observatoire Lowell à Flagstaff, Arizona. HARPS et EXPRES recherchent l’existence de planètes en examinant si la lumière des étoiles est “vacillante” en raison des planètes en orbite autour de leur étoile. Cette technique, appelée méthode de la vitesse radiale, permet également aux scientifiques d’estimer la masse d’une planète lointaine.

Bien que les scientifiques n’aient pas pu obtenir un signal suffisamment clair pour déterminer les masses des planètes, ils ont obtenu suffisamment de données de vitesse radiale pour faire des estimations de masse – environ 12 fois la masse de la Terre pour la planète B et environ 28 fois la masse de la Terre pour la planète C . Leurs mesures confirment la validité des signaux indiquant la présence de planètes ; Plus de données sont nécessaires pour confirmer sa masse. Les scientifiques continuent de surveiller le système planétaire avec HARPS-N et espèrent avoir bientôt plus d’informations sur les planètes.

Elizabeth Payten

Elizabeth Payten a participé à plus d’une douzaine d’études scientifiques publiées par le biais de Zooniverse Projects. Crédit : Elizabeth Payten

Les chercheurs pourraient bientôt disposer d’outils de haute technologie pour savoir si ces planètes ont des atmosphères et quels gaz s’y trouvent. Le télescope spatial James Webb de la NASA, qui sera lancé plus tard cette année, pourra examiner les types de particules qui composent l’atmosphère de planètes comme celles de ce système, en particulier la plus grande exoplanète. Les planètes HD 152843 sont trop chaudes et gazeuses pour soutenir la vie telle que nous la connaissons, mais elles sont précieuses à étudier alors que les scientifiques découvrent l’éventail de planètes potentielles dans notre galaxie.

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“Nous faisons de petits pas vers la recherche d’une planète semblable à la Terre et l’étude de son atmosphère, et nous continuons à repousser les limites de ce que nous pouvons voir”, a déclaré Eisner.

Les scientifiques citoyens qui ont évalué la courbe de lumière HD 152843 comme une source possible de planètes en transit, ainsi que trois modérateurs du forum de discussion Planet Hunters, ont été invités à être inclus en tant que co-auteurs de l’étude annonçant la découverte de ces planètes.

L’un de ces citoyens universitaires est Alexander Hubert, un étudiant de premier cycle spécialisé en mathématiques et en latin à Würzburg, en Allemagne, qui envisage de devenir enseignant au secondaire. A ce jour, plus de 10 000 courbes lumineuses ont été classées par Planet Hunters TESS.

“Je regrette parfois qu’à notre époque nous devions nous limiter à une matière, peut-être deux, comme la mienne à moi, le latin et les mathématiques”, a déclaré Hubert. “Je suis vraiment reconnaissant d’avoir eu l’opportunité de participer à quelque chose de différent à Zooniverse.”

Une autre co-auteur, Elisabeth Payten de Louvain, en Belgique, qui travaille dans le département de réassurance, déclare que l’évaluation des courbes de lumière sur Planet Hunters TESS est « relaxante ». Elle s’intéresse à l’astronomie depuis son enfance et a été l’une des premières bénévoles de Galaxy Zoo, un projet de science citoyenne en astronomie qui a débuté en 2007. Galaxy Zoo a invité les participants à classer les formes des galaxies lointaines.

Alors que Baeten a fait partie de plus d’une douzaine d’études publiées dans le cadre des projets Zooniverse, la nouvelle étude est la première publication scientifique de Rubio. L’astronomie a toujours été un intérêt pour la vie, et il peut maintenant le partager avec son fils. Les deux regardent parfois Planet Hunters TESS ensemble.

“J’ai l’impression de contribuer, même si ce n’est qu’une petite partie”, a déclaré Rubio. “La recherche scientifique en particulier, ça me satisfait.”

La NASA a un large éventail de collaborations scientifiques citoyennes sur des sujets allant des sciences de la Terre au Soleil en passant par l’univers au sens large. N’importe qui dans le monde peut participer. Découvrez les dernières opportunités sur science.nasa.gov/citizenscience.

Référence : « Planet Hunters TESS III : Two Transiting Planets Around Glossy G dwarf HD 152843 » Par NL Eisner, B. A. Nicholson, O Barragán, S Aigrain, C Lintott, L Kaye, B Klein, G Miller, J Taylor et N Zicher, LA Buchhave, DA Caldwell, J Horner, J Llama, A Mortier, VM Rajpaul, K Stassun, A Sporer, A Tkachenko, JM Jenkins, D Latham, G Ricker, S Seager, J Winn, S Alhassan, EML Baeten, SJ Bean DM Bundy, V Efremov, R Ferstenou, BL Goodwin, M Hof, T Hoffman, A Hubert, L Lau, S Lee, D Maetschke, K Peltsch, C Rubio-Alfaro, GM Wilson, 12 mai 2021, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
DOI : 10.1093/mnras/stab1253

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