Des astrophysiciens publient Kepler Giant Planet Search, une aide pour « déterminer où trouver la vie »

Une équipe d'astrophysiciens dirigée par Lauren Weiss, professeur adjoint au Département de physique et d'astronomie de l'Université de Notre Dame, a créé le tout premier catalogue de petites planètes semblables à la Terre avec des frères et sœurs semblables à Jupiter (planètes partageant la même étoile ) — un élément essentiel dans la recherche de la vie ailleurs dans notre univers.

À venir dans Le journal d'astrophysiquela recherche Kepler Giant Planet Search a duré une décennie.

“Ce catalogue est le premier du genre et une opportunité sans précédent d'explorer la diversité des systèmes planétaires qui existent avec des choses qui ressemblent au système solaire, mais pas exactement au système solaire, et cela nous donne une chance de réécrire l'histoire. de la façon dont les planètes se forment”, a déclaré Weiss.

“La question scientifique à laquelle j'ai essayé de répondre au cours de la dernière décennie est la suivante : parmi les autres petites planètes comme la Terre qui existent, lesquelles ont des frères et sœurs Jupiter ? Parce que cela pourrait être une caractéristique importante à rechercher, si nous je veux savoir où trouver la vie.

Des recherches antérieures menées au cours des dernières années ont identifié Jupiter comme l'une des raisons de la vie sur Terre. Lors de la formation du système solaire, Jupiter a projeté des débris rocheux et glacés et des planètes embryonnaires vers l'emplacement actuel de la Terre. Jupiter projette encore aujourd'hui des débris en direction de la Terre. Les débris pourraient avoir transporté l’eau intacte jusqu’à notre planète, créant ainsi les océans et, plus tard, favorisant la vie.

Sur la base des données collectées à l'observatoire WM Keck sur le Mauna Kea à Waimea, à Hawaï, Weiss et ses collaborateurs ont enregistré près de 3 000 vitesses radiales de 63 étoiles comme notre soleil qui hébergent 157 petites planètes connues. Les 157 petites planètes vont de la taille de Mars à celle de Neptune, et certaines d'entre elles ont des surfaces rocheuses qui pourraient convenir à la vie. Au cours de l’étude, l’équipe a découvert 13 planètes semblables à Jupiter, huit planètes plus proches de la taille de Neptune et trois étoiles compagnes.

Peut-être contre-intuitivement, les grandes planètes géantes remplies de gaz en dehors de notre système solaire sont difficiles à trouver parce que certaines méthodes de détection courantes ne fonctionnent pas. Le télescope spatial Kepler, qui a pris sa retraite après neuf ans en 2018 après une panne de carburant, avait été un excellent outil permettant aux scientifiques de trouver de petites exoplanètes en orbite près de leurs étoiles. Il a utilisé la méthode du transit, qui mesure de minuscules baisses de luminosité de l’étoile compagnon pour indiquer la présence d’une planète alors qu’elle orbite autour de son étoile.

Les géantes gazeuses, cependant, sont généralement beaucoup plus éloignées de leurs étoiles et ne se croisent pas devant elles avec une régularité pratique pour les astronomes. Jupiter, par exemple, met 12 ans pour orbiter autour du soleil. De plus, contrairement aux planètes proches de leurs étoiles, les planètes lointaines ont souvent des orbites légèrement inclinées vues de la Terre, ce qui rend les baisses de luminosité moins importantes.

Weiss et ses collaborateurs ont utilisé la méthode de la vitesse radiale, qui utilise la spectroscopie Doppler. L'équipe a mesuré “l'oscillation” d'une étoile alors que les ondes semblent se rapprocher et s'éloigner légèrement de la Terre en fonction de l'attraction gravitationnelle d'une grande planète en orbite.

“Les Jupiters sont grands et attirent beaucoup sur les étoiles que nous pouvons mesurer. Nous pouvons les trouver si nous prenons de très nombreuses mesures au fil du temps, ce qui est exactement ce que je devais faire”, a déclaré Weiss. Pour chaque étoile de l'échantillon, elle et ses collaborateurs ont observé le décalage Doppler des ondes lumineuses de l'étoile pendant un minimum de 10 nuits et dans certains cas jusqu'à des centaines de nuits.

“Cela varie en fonction de l'étoile”, a-t-elle expliqué, ajoutant que “l'observation” des étoiles ne se faisait pas en regardant directement à travers le télescope. Les astronomes contrôlent le télescope Keck depuis des stations d'observation distantes du monde entier, notamment à Notre-Dame.

Même si Weiss était enthousiasmé par la découverte des planètes de type Jupiter, le catalogue des systèmes planétaires de type Terre et Jupiter est l'aspect qui aidera les astronomes dans les années à venir. Cet article, par exemple, est le principal article de la Kepler Giant Planet Search sur lequel seront basés les futurs articles. Certains décriront les modèles architecturaux observés dans les systèmes planétaires, l'efficacité de la détection des planètes et la présence conjointe de planètes géantes et petites en transit.

“Ce qui me passionne probablement le plus, c'est de revisiter cette histoire de la formation de la Terre”, a déclaré Weiss. “Maintenant que nous avons plus d'informations sur les autres types de systèmes planétaires, nous recherchons des modèles, trouvons de nouvelles découvertes, et ces possibilités m'excitent vraiment.”