Étrange planète déformée avec un mouvement mystérieux découvert par l’expédition Khufu en dehors du système solaire

Impression artistique de WASP-103b et de son étoile hôte. Crédit : ESA

celles planète extrasolaire La mission Khufu a révélé qu’une exoplanète en orbite autour de son étoile hôte en une seule journée a une forme déformée qui ressemble plus à un ballon de rugby qu’à un ballon. C’est la première fois que la distorsion d’une exoplanète est détectée, fournissant de nouvelles informations sur la structure interne de ces planètes embrassant les étoiles.

La planète connue sous le nom de WASP-103b est située dans la constellation d’Hercule. Il a été déformé par de fortes forces de marée entre la planète et son étoile hôte WASP-103, qui est environ 200 degrés plus chaude et 1,7 fois plus grande que le Soleil.

marée

Nous subissons des marées dans les océans de la Terre principalement dues au fait que la Lune traîne un peu sur notre planète alors qu’elle orbite autour de nous. Le Soleil a également un effet faible mais significatif sur les marées, mais il est trop loin de la Terre pour provoquer des distorsions majeures sur notre planète. On ne peut pas en dire autant de WASP-103b, une planète presque deux fois sa taille Jupiter Avec une masse de 1,5 fois, elle orbite autour de son étoile hôte en moins d’une journée. Les astronomes soupçonnaient qu’une telle proximité provoquerait des marées supertidales, mais jusqu’à présent, ils n’ont pas été en mesure de les mesurer.

Khufu révèle une exoplanète en forme de ballon de rugby

Khufu révèle une exoplanète en forme de ballon de rugby. Crédit : ESA

En utilisant de nouvelles données du télescope spatial Khufu de l’Agence spatiale européenne, ainsi que des données déjà obtenues auparavant Nasa/qui – qui Le télescope spatial Hubble Avec le télescope spatial Spitzer de la NASA, les astronomes ont maintenant pu découvrir comment les forces de marée déforment l’exoplanète WASP-103b d’une sphère ordinaire à la forme d’une sphère de rugby.

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Khufu mesure le transit d’une exoplanète – la baisse de lumière se produit lorsqu’une planète passe devant son étoile de notre point de vue. L’étude de la forme de la courbe de lumière révèle généralement des détails sur la planète, comme sa taille. La haute précision de Cheops combinée à sa flexibilité de guidage, qui permet au satellite de revenir à la cible et de surveiller plusieurs transits, a permis aux astronomes de détecter le signal exact de la distorsion de marée de WASP-103b. Cette signature distinctive peut être utilisée pour en dire plus sur la planète.

« C’est incroyable que Khufu ait pu détecter une si petite déformation », déclare Jacques Lascar de l’Observatoire de Paris, Université des Sciences et Lettres de Paris, et co-auteur de la recherche. « C’est la première fois qu’une telle analyse est faite, et on peut espérer que des observations sur une plus longue période viendront enrichir cette observation et conduire à une meilleure connaissance de la structure interne de la planète. »

planète soufflée

L’équipe a pu utiliser la courbe de transit de la lumière du WASP-103b pour dériver une variable – le nombre d’amour – qui mesure la répartition de la masse sur la planète. Comprendre comment la masse est distribuée peut révéler des détails sur la structure interne d’une planète.

« La résistance d’un matériau à la déformation dépend de sa composition », explique Susana Barros de l’Institut d’astronomie et de l’Université de Porto, au Portugal, et auteur principal de la recherche. « Par exemple, ici sur Terre, nous avons des marées dues à la lune et au soleil, mais nous ne pouvons voir que les marées océaniques. La partie rocheuse ne bouge pas beaucoup. En mesurant à quel point la planète est déformée, nous pouvons dire à quel point elle est rocheuse. , gazeux ou aqueux.

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Le nombre d’amour pour WASP-103b est similaire à celui de Jupiter, ce qui indique initialement que la structure interne est similaire, bien que WASP-103b ait deux fois le rayon.

« En principe, nous nous attendrions à ce qu’une planète avec une masse 1,5 fois celle de Jupiter ait à peu près la même taille, donc WASP-103b devrait être très gonflé en raison du réchauffement de son étoile et éventuellement d’autres mécanismes », explique Susanna.

« Si nous pouvons confirmer les détails de sa structure interne par de futures observations, nous pourrons peut-être mieux comprendre ce qui la rend si gonflée. Connaître la taille du noyau de cette exoplanète sera également important pour mieux comprendre comment elle s’est formée. »

Étant donné que l’incertitude sur le nombre de Love est encore très élevée, de futures observations à l’aide du télescope Khufu et du télescope spatial James Webb (WEB) seront nécessaires pour déchiffrer les détails. La résolution extrêmement élevée de Webb améliorera les mesures de déformation des marées des exoplanètes, permettant une meilleure comparaison entre ces soi-disant « Jupiters chauds » et les planètes géantes du système solaire.

mouvement mystérieux

Un autre mystère entoure également WASP-103b. Les interactions de marée entre une étoile et une planète très proche de la taille de Jupiter raccourciraient généralement la période orbitale de la planète, la rapprochant progressivement de l’étoile avant que l’étoile mère ne l’avale finalement. Cependant, les mesures de WASP-103b semblent indiquer que la période orbitale pourrait augmenter et que la planète s’éloigne lentement de l’étoile. Cela peut indiquer que quelque chose d’autre que les forces de marée est le facteur dominant affectant la planète.

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Susanna et ses collègues ont envisagé d’autres scénarios possibles, tels que l’impact de l’étoile compagne de l’hôte sur la dynamique du système ou l’orbite de la planète légèrement elliptique. Ils n’ont pas pu confirmer ces scénarios, mais ils ne pouvaient pas non plus les exclure. Il est également possible que la période orbitale diminue plutôt qu’elle n’augmente, mais seules des observations supplémentaires des transits de WASP-103b avec Khufu et d’autres télescopes aideront à éclaircir ce mystère.

« L’ampleur de l’effet de la distorsion des marées sur la courbe de lumière transitoire des exoplanètes est très faible, mais grâce à la très haute résolution de Khufu, nous pouvons le voir pour la première fois », déclare Kate Isaac, scientifique du projet Khufu à l’Agence spatiale européenne. . « Cette étude est un excellent exemple des questions très diverses que les scientifiques des exoplanètes peuvent aborder avec Khufu, illustrant l’importance de cette mission de suivi flexible. »

Référence : « Tidal deformation detection of WASP-103b at 3 °C using CHEOPS » par SCC Barrosg, B. Akinsanmi, G. Boué, AMS Smith, J. Laskar, S. Ulmer-Moll, J. Lillo-Box, D . Queloz, A. Collier Cameron, S.G. Sousa, D. Ehrenreich, M.J. Hooton, G. Bruno, B.-O. Demore, ACM Corée, ODS Demangeon, T. G. Wilson, A. Bonfanti, S. Hoyer, Y. Alibert, R. Alonso, G. Anglada Escudé, D. Barbato, T. Bárczy, D. Barrado, W. Baumjohann, M. Beck, T. Beck, W. Davies, M. Delwell, A. Dillin, L. Delries, A. Erickson, A. K. Heng, L. Kiss, A. Lecavelier des Etangs, M. Lendl, C. Lovis, D. Magrin, V. Nascimbeni, PFL Maxted, G. Olofsson, R. Ottensamer, I. Pagano, E. Pallé, H . Parviainen, G. Peter, G. Piotto, D. Pollacco, R. Ragazzoni, N. Rando, H. Rauer, I. Ribas, N. C. Santos, G. Scandariato, D. Ségransan, A. E. Simon, M. Steller, Gy. M. Szabó, N. Thomas, S. Udry, B. Ulmer, V. Van Grotel et N. A. Walton, 11 janvier 2022, Astronomie et astrophysique.
DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 202142196

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