Chéops révèle une exoplanète en forme de ballon de rugby (vidéo)

La mission exoplanète de l’ESA Cheops a révélé qu’une exoplanète en orbite autour de son étoile hôte en une journée a une forme déformée plus proche de celle d’un ballon de rugby que d’une sphère. 

C’est la première fois que la déformation d’une exoplanète est détectée, offrant de nouvelles informations sur la structure interne de ces planètes étreignant les étoiles.

La planète, connue sous le nom de WASP-103b, est située dans la constellation d’Hercule. Il a été déformé par les 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.

Remorqueur de marée

Nous subissons des marées dans les océans de la Terre principalement dues à la Lune tirant légèrement sur notre planète alors qu’elle orbite autour de nous. Le Soleil a également un effet faible mais significatif sur les marées, cependant il est trop éloigné de la Terre pour provoquer des déformations majeures de notre planète.

 On ne peut pas en dire autant de WASP-103b, une planète presque deux fois plus grande que Jupiter avec 1,5 fois sa masse, en orbite autour de son étoile hôte en moins d’une journée. Les astronomes ont soupçonné qu’une telle proximité provoquerait des marées monumentales, mais jusqu’à présent, ils n’ont pas été en mesure de les mesurer.

En utilisant de nouvelles données du télescope spatial Cheops de l’ESA, combinées à des données qui avaient déjà été obtenues par le télescope spatial NASA/ESA Hubble et le télescope spatial Spitzer de la NASA, les astronomes ont maintenant pu détecter comment les forces de marée déforment l’exoplanète WASP-103b à partir d’une sphère habituelle. en forme de ballon de rugby.

Khéops mesure les transits d’exoplanètes – la baisse de lumière provoquée lorsqu’une planète passe devant son étoile de notre point de vue. Ordinairement, l’étude de la forme de la courbe de lumière révélera des détails sur la planète tels que sa taille. 

La haute précision de Cheops ainsi que sa flexibilité de pointage, qui permet au satellite de revenir vers une cible et d’observer de multiples transits, ont permis aux astronomes de détecter le signal infime de la déformation de marée de WASP-103b. Cette signature distincte peut être utilisée pour en dévoiler encore plus sur la planète.

« C’est incroyable que Khéops ait pu révéler cette minuscule déformation », déclare Jacques Laskar de l’Observatoire de Paris, Université Paris Sciences et Lettres, et co-auteur de la recherche. « C’est la première fois qu’une telle analyse est faite, et nous pouvons espérer que l’observation sur un intervalle de temps plus long renforcera cette observation et conduira à une meilleure connaissance de la structure interne de la planète. »

Planète gonflée

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

« La résistance d’un matériau à la déformation dépend de sa composition », explique Susana Barros de l’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço 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 dans les océans. La partie rocheuse ne bouge pas beaucoup. En mesurant à quel point la planète est déformée, nous pouvons dire combien elle est rocheuse, gazeuse ou aqueuse ».

Le nombre d’amour pour WASP-103b est similaire à celui de Jupiter, ce qui suggère provisoirement 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 1,5 fois la masse de Jupiter soit à peu près de la même taille, donc WASP-103b doit être très gonflé en raison du chauffage de son étoile et peut-être d’autres mécanismes », explique Susana.

« Si nous pouvons confirmer les détails de sa structure interne avec 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 du nombre de Love est encore assez élevée, il faudra de futures observations avec Cheops et le télescope spatial James Webb pour déchiffrer les détails. La précision extrêmement élevée de Webb améliorera les mesures de déformation de marée 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 entraîneraient généralement un raccourcissement de la période orbitale de la planète, la rapprochant progressivement de l’étoile avant qu’elle ne soit finalement engloutie par l’étoile mère. 

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 indiquerait que quelque chose d’autre que les forces de marée est le facteur dominant affectant cette planète.

Susana et ses collègues ont examiné d’autres scénarios potentiels, tels qu’une étoile compagnon de l’hôte affectant la dynamique du système ou l’orbite de la planète légèrement elliptique. Ils n’ont pas été en mesure de confirmer ces scénarios, mais n’ont pas non plus pu les exclure. 

Il est également possible que la période orbitale diminue plutôt qu’augmente, mais seules des observations supplémentaires des transits de WASP-103b avec Cheops et d’autres télescopes permettront de faire la lumière sur ce mystère.

« La taille de l’effet de la déformation des marées sur une courbe de lumière de transit d’une exoplanète est très petite, mais grâce à la très haute précision de Cheops, nous sommes en mesure de le voir pour la première fois », explique Kate Isaak, scientifique du projet de l’ESA pour Cheops. « Cette étude est un excellent exemple des questions très diverses que les scientifiques des exoplanètes sont capables d’aborder avec Cheops, illustrant l’importance de cette mission de suivi flexible. »

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