Exoplanète: première mesure de la densité d'une très jeune planète avec SPIRou

Publié par Redbran le 03/02/2021 à 13:00
Source: CNRS
Menée par des scientifiques de l'Irap (CNRS/CNES/UT3-Paul Sabatier) et de l'Ipag (CNRS/UGA)1, une équipe de recherche vient de mesurer pour la première fois la densité interne d'une très jeune exoplanète en orbite autour d'une étoile nouvellement formée et extrêmement active. Une performance obtenue grâce au "chasseur de planètes" SPIRou du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) Canada-France-Hawaï (TCFH) et malgré le "vacarme" généré par l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...). Ces résultats sont publiés dans MNRAS le 2 février 2021.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités...) de la très jeune naine rouge (En astronomie, les naines rouges sont les étoiles les moins massives ; en-deçà, ce sont les...) éruptive AU Mic et de sa planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) nouvellement découverte AU Mic b, avec au loin le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) de débris qui a donné naissance à la planète.
© NASA-JPL/Caltech

Elle n'a pas plus de 22 millions d'années, soit à peine quelques mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) si l'on ramène la durée de vie (La vie est le nom donné :) d'une étoile à celle d'un être humain. L'étoile AU Microscopii (AU Mic) est donc très jeune, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) comme le système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est...) qui l'entoure, où réside la planète géante gazeuse (Les géantes gazeuses sont les plus grandes des planètes. Elles sont dites gazeuses, par...) nommée AU Mic b.

Cette exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une...) avait d'abord été détectée par la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...) TESS de la Nasa (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...), et le spectropolarimètre SPIRou vient de révéler sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) et sa densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...). Elles sont très proches de celles de Neptune qui est son ainée de plus de 4 milliards d'années. Mais AU Mic b orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) 450 fois plus près de son étoile que Neptune ne le fait autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). Son atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) atteint 300°C et on la classe donc dans la famille des "Neptune chauds".

Son étoile, très active en raison de son jeune âge, génère d'intenses champs magnétiques qui rendent l'analyse du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) d'AU Mic b très complexe. Ce sont les capacités de SPIRou associées aux travaux pilotés par les scientifiques de l'Irap et de l'Ipag qui ont finalement permis de déterminer sa masse, et donc sa densité, malgré le "vacarme" engendré par l'activité d'AU Mic.

C'est la première fois que les astronomes ont accès à la fois la masse, grâce à SPIRou, et au rayon, grâce à TESS, d'une exoplanète de moins de 200 millions années. C'est également la première exoplanète dont la masse est mesurée par SPIRou, instrument de nouvelle génération conçu et construit sous la direction des équipes françaises et récemment installé au Télescope Canada-France-Hawaii (TCFH).

Dans trois autres articles2 publiés récemment, les équipes de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) associées à SPIRou ont également confirmé les performances inégalées dont ce nouvel instrument est capable, et étudié une autre caractéristique d'AU Mic b: l'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un...) de son orbite. Celle-ci s'est révélée être bien alignée sur le plan équatorial de son étoile hôte, ce qui laisse penser que sa formation n'a pas été perturbée par d'autres objets massifs, comme l'a mis en évidence l'étude menée par l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) (CNRS/Sorbonne Université).

Tous ces résultats apportent de nouvelles informations qui aideront à préciser les modèles de formation et de migration des planètes.

Bibliographie
Investigating the young AU Mic system with SPIRou: large-scale stellar magnetic field and close-in planet (Un Planet est un site Web dynamique qui agrège le plus souvent sur une seule page, le contenu...) mass.
Klein Baptiste, Donati Jean-François, Moutou Claire, Delfosse Xavier, Bonfils Xavier, Martioli Eder, Fouqué Pascal, Cloutier Ryan, Artigau Étienne, Doyon René, Hébrard Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm,...), Morin Julien, Rameau Julien, Plavchan Peter et Gaidos Eric. MNRAS, le 2 février 2021. https://doi.org/10.1093/mnras/staa3702

Notes:
1 - L'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses...) (CNRS/CNES/Université Toulouse III - Paul Sabatier) et l'Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (CNRS/UGA). Ont également participé à ces recherches des scientifiques du Laboratoire univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et particules de Montpellier (CNRS/Université Montpellier) et de l'Institut d'astrophysique de Paris (CNRS/Sorbonne Université). Ces études ont bénéficié d'un financement de l'ERC (NewWorlds #740651) et de l'ANR (SPlaSH ANR-18-CE31-0019).
2 - https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038695 ; https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038108 ; https://doi.org/10.1093/mnras/staa2569


Contacts:
- Jean-François Donati - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) - jean-francois.donati at irap.omp.eu
- Claire Moutou - Chercheuse CNRS - claire.moutou at irap.omp.eu
- Baptiste Klein - Ex-doctorant CNRS (en post-doctorat à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) d'Oxford) - baptiste.klein at physics.ox.ac.uk
- François Maginiot - Attaché de presse CNRS - francois.maginiot at cnrs.fr
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