L’étoile brillante proche HD 110067 héberge six sous-Neptunes en transit qui suivent une chaîne d’orbites résonantes, selon de nouvelles recherches menées par des astronomes de l’Université de Chicago.
Les six planètes du système HD110067 sont toutes plus petites que Neptune et tournent autour de leur étoile mère dans une valse très précise : lorsque la planète la plus proche de l’étoile fait trois tours complets autour d’elle, la seconde en fait exactement deux dans le même temps ; c’est ce qu’on appelle une résonance 3:2 ; les six planètes forment une chaîne résonante par paires de 3 : 2, 3 : 2, 3 : 2, 4 : 3 et 4 : 3, ce qui fait que la planète la plus proche effectue six orbites tandis que la planète la plus extérieure en fait une. Crédit image : ESA/CC BY-SA 3.0 IGO.
HD110067 est une étoile brillante de type K0 située à 100 années-lumière dans la constellation de Coma Bérénices.
Autrement connue sous le nom de TIC 347332255, l’étoile a une masse et un rayon d’environ 80 % de ceux du Soleil.
En 2020, le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA a détecté des baisses de luminosité de l’étoile qui indiquaient que des planètes passaient devant la surface de l’étoile.
Une analyse préliminaire a révélé deux planètes possibles : l’une avec une période orbitale de 5,642 jours et l’autre avec une période qui n’a pas encore pu être déterminée.
En 2022, TESS a de nouveau observé la même étoile. L’analyse des ensembles de données combinés a exclu l’interprétation originale mais a présenté deux planètes possibles différentes.
Même si ces détections étaient beaucoup plus certaines que les originales, il y avait beaucoup de données dans les données TESS qui n’avaient toujours pas de sens.
«C’est à ce moment-là que nous avons décidé d’utiliser Caractérisation du satellite ExOPlanet par l’ESA (Cheops) », a déclaré l’auteur principal, le Dr Rafael Luque, astronome au Département d’astronomie et d’astrophysique de l’Université de Chicago.
“Nous sommes allés à la pêche aux signaux parmi toutes les périodes potentielles que pourraient avoir ces planètes.”
Ils ont confirmé la présence d’une troisième planète dans le système et ont réalisé qu’ils avaient trouvé la clé pour déverrouiller tout le système car il était désormais clair que les trois planètes étaient en résonance orbitale.
La planète la plus externe, HD 110067d, met 20,519 jours pour orbiter, ce qui est extrêmement proche de 1,5 fois la période orbitale de la planète suivante, HD 110067c, avec 13,673 jours.
Cela représente presque exactement 1,5 fois la période orbitale de la planète intérieure, HD 110067b, avec 9,114 jours.
En prédisant d’autres résonances orbitales et en les faisant correspondre aux données inexpliquées restantes, le Dr Luque et ses collègues ont découvert les trois autres planètes du système : HD 110067e, HD 110067f et HD 110067g.
“Chéops nous a donné cette configuration résonante qui nous a permis de prédire toutes les autres périodes”, a déclaré le Dr Luque.
“Sans cette détection de Khéops, cela aurait été impossible.”
“Nous pensons qu’environ un pour cent seulement de tous les systèmes restent en résonance.”
« C’est pourquoi le HD 110067 est spécial et mérite une étude plus approfondie. Cela nous montre la configuration vierge d’un système planétaire qui a survécu intact. »
« Comme le dit notre équipe scientifique : Cheops fait des découvertes exceptionnelles qui semblent ordinaires », a déclaré Maximilian Günther, scientifique du projet Cheops, de l’ESA.
“Sur seulement trois systèmes résonants connus de six planètes, celui-ci est désormais le deuxième découvert par Khéops, et ce en seulement trois ans d’exploitation.”
Le système HD 110067 offre la possibilité d’en apprendre davantage sur les sous-Neptunes et sur la façon dont les systèmes dans cette configuration pourraient se former.
«Le fait que les planètes du système HD 110067 aient été détectées par la méthode de transit est essentiel», a déclaré le docteur en sciences de l’Université de Berne. étudiante Jo Ann Egger.
“Lorsqu’ils passent devant l’étoile, la lumière filtre également à travers les atmosphères planétaires.”
“Cette propriété nous permet de déterminer la composition chimique et d’autres propriétés des atmosphères.”
“Comme beaucoup de lumière est nécessaire, l’étoile brillante HD 110067 et ses planètes en orbite constituent une cible idéale pour des études plus approfondies visant à caractériser les atmosphères planétaires.”
“Les planètes sub-Neptune du système HD 110067 semblent avoir de faibles masses, ce qui suggère qu’elles pourraient être riches en gaz ou en eau.”
“De futures observations, par exemple avec le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA, de ces atmosphères planétaires pourraient déterminer si les planètes ont des structures intérieures rocheuses ou riches en eau.”
La découverte est rapportée dans un papier dans la revue Nature.
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R. Luqué et autres. 2023. Un sextuplé résonnant de sous-Neptunes transitant par l’étoile brillante HD 110067. Nature 623, 932-937 ; deux : 10.1038/s41586-023-06692-3
