DÉCOUVERTE D’UN SYSTÈME EXOPLANÉTAIRE COMPRENANT UNE SOUS-NEPTUNE FROIDE
Une équipe internationale dirigée par une jeune chercheuse de l’Institut d’astrophysique de Paris annonce la découverte d’un système planétaire particulièrement intéressant autour d’une étoile autre que le Soleil. Il comprend une planète dont le rayon et la masse se situent entre ceux de la Terre et de Neptune, probablement en transit tous les 146 jours devant une étoile hôte, ainsi qu’un compagnon externe plus massif. Ces systèmes rares sont particulièrement intéressants pour mieux comprendre la formation et l’évolution planétaires.
Depuis la découverte en 1995 d’une planète autour d’une autre étoile que notre Soleil, plus de 5000 de ces exoplanètes ont été détectées. Les exoplanètes plus petites et plus légères que Neptune ou Uranus en orbite loin de leurs étoiles hôtes sont particulièrement difficiles à détecter, et seules quelques-unes sont connues aujourd’hui. Elles sont particulièrement intéressantes, notamment en vue de la détection de planètes semblables à la Terre.
Dans ce contexte, une collaboration scientifique internationale annonce le nouveau système planétaire découvert autour de l’étoile HD88986. L’équipe comprend des membres de l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP) et de 30 autres instituts dans neuf pays. Elle est menée par Neda Heidari, chercheuse postdoctorale iranienne à l’IAP. Elle a commencé cette analyse lors de son doctorat effectué entre le Laboratoire d’astrophysique de Marseille, l’Observatoire de la Côte d’Azur et l’Université Shahid Beheshti de Téhéran.
Le système planétaire comprend tout d’abord une sous-Neptune froide, HD88986b. Cette planète présente la plus longue période orbitale (146 jours) parmi les exoplanètes connues plus petites que Neptune ou Uranus avec des mesures de masse précises. Elle a été détectée avec le spectrographe de haute précision SOPHIE à l’Observatoire de Haute-Provence, en France. L’instrument SOPHIE détecte et caractérise les exoplanètes en utilisant la méthode dite des vitesses radiales. Elle consiste à mesurer les minuscules variations de mouvement d’une étoile induites par des planètes en orbite autour d’elle. Ces observations avec SOPHIE ont révélé la planète et ont permis à l’équipe d’estimer sa masse à environ 17 fois celle de la Terre. Les observations complémentaires obtenues avec les télescopes spatiaux TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, NASA) et CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite, ESA) indiquent que la planète est probablement vue en « transits » devant son étoile hôte : cela se produit lorsqu’elle passe précisément entre la Terre et l’étoile, occultant partiellement cette dernière et provoquant ainsi des diminutions de sa luminosité. Ces observations avec les deux satellites ont permis à l’équipe d’estimer directement le diamètre de la planète à environ deux fois celui de la Terre. De plus, avec une température de l’atmosphère de seulement 190 degrés, HD88986b offre une occasion rare d’étudier la composition des atmosphères dites « froides » ; la plupart des atmosphères détectées pour les exoplanètes sont en effet supérieures à 1000 degrés.
 Figure 1 : Le télescope T193 à l’Observatoire de Haute-Provence. Cet équipement a été utilisé pour la découverte et la caractérisation de la sous-Neptune froide HD88986b et de son compagnon externe massif HD88986c Crédits : S. Ilovaisky /OSU Pytheas, OHP, CNRS, AMU. |
 Figure 2 : Le spectrographe SOPHIE. Il est installé au télescope T193 de l’Observatoire de Haute-Provence. Régulé en température et pression, sa stabilité et sa sensibilité particulièrement élevées ont permis de détecter les petits mouvements de l’étoile HD88986 au fil des semaines et des années, révélant le système planétaire qu’elle héberge. Crédits : OSU Pytheas, CNRS, AMU. |
Figure 3 : Le satellite TESS. Cet observatoire spatial utilise la méthode des transits, qui consiste à mesurer les petites baisses de lumière stellaire lorsqu’une exoplanète est vue en transit devant son étoile. Cette méthode a permis une étude plus complète de la sous-Neptune HD88986b, donnant accès notamment à la mesure de son diamètre.
Crédits : NASA’s Goddard Space Flight Center.
L’analyse utilise au total plus de 25 ans d’observations et comprend également des données du satellite Gaia et du télescope Keck à Hawaii. Elle a également révélé un second compagnon extérieur autour de l’étoile centrale. Ce compagnon est particulièrement massif (plus de 100 fois la masse de Jupiter) et son orbite a une période de plusieurs dizaines d’années. Des observations supplémentaires sont nécessaires pour comprendre sa nature et mieux déterminer ses propriétés.
Un aspect particulièrement intéressant de ce nouveau système planétaire réside dans le grand éloignement de la sous-Neptune HD88986b à son étoile : environ 60% de la distance Terre-Soleil. Par conséquent, HD88986b n’a probablement subi que peu d’interactions avec les autres planètes éventuellement présentes dans ce système, et une faible perte de masse due au fort rayonnement ultraviolet de l’étoile centrale. Il se peut donc qu’elle ait conservé sa composition chimique d’origine, permettant aux scientifiques d’explorer les scénarios possibles pour la formation et l’évolution de ce système planétaire. Ceux-ci doivent également prendre en compte la présence de l’énorme planète compagne.
Liens
L'article scientifique publié aujourd'hui dans la revue Astronomy & Astrophysics par Heidari, Boisse, Hara, Wilson, Kiefer, Hébrard, Philipot et al. (2024), « The SOPHIE search for northern extrasolar planets. XIX. A system including a cold sub-Neptune potentially transiting a V = 6.5 star HD8898 »
Le spectrographe SOPHIE à l'OHP
Le communiqué de presse du CNRS-INSU
Rédaction et contact
- Neda Heidari
chercheuse postdoctorante CNES, Institut d’astrophysique de Paris, CNRS, Sorbonne Université
neda [point] heidari [à] iap [point] fr - Guillaume Hébrard
Institut d’astrophysique de Paris, CNRS, Sorbonne Université
guillaume [point] hebrard [à] iap [point] fr
Rédaction web : Valérie de Lapparent
Mise en page : Jean Mouette
Janvier 2024