Huitzilopochtli

Possible nouvelle méthode de détection d' exoplanètes.

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Bonsoir,

 

Les exoplanètes « aurorales » pourraient aider à la découverte de planètes habitables.


Quatre potentielles planètes découvertes grace à des flashs d'émission radio, pourraient être les premières d'un grand nombre d'entre elles, révélées par une nouvelle technique de détection des exoplanètes :


https://www.scientificamerican.com/article/auroral-exoplanets-could-help-boost-searches-for-alien-life/


Traduction automatique corrigée :


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Image d'une aurore boréale au pôle de Jupiter apparaissant en partie à cause des interactions magnétiques entre la planète géante et son satellite Io. Les planètes peuvent produire des évènements similaires autour de leurs étoiles. Les astronomes utilisent maintenant le phénomène pour chasser ces mondes dits « auroraux ». Crédit : NASA, ESA et John Clarke University of Michigan


Les émissions aurorales intenses autour des petites étoiles (du type M)  fourniraient une nouvelle façon de chasser des exoplanètes rocheuses qui pourraient autrement passer inaperçues. Lorsqu'un monde se déplace dans le champ magnétique de son étoile, il peut produire des rafales d'ondes radio. L'effet est semblable à celui que les astronomes ont déjà étudié de près, ici même dans le système solaire.  Les émissions radio périodiques produites par les interactions entre Jupiter et sa lune Io. À l'aide d'un puissant radiotélescope, les chercheurs ont maintenant identifié plusieurs étoiles émettant  cette activité révélatrice. Chacune, disent-ils, pourrait être l'hôte d'un petit monde.


Lorsqu'une étoile tourne, son champ magnétique balaie l'espace, expulsant des particules chargées électriquement, soufflées de la surface stellaire et portées par le vent stellaire. Si une planète orbite très près de  cette étoile en rotation, elle peut encore accélérer ces particules, provoquant un flash lumineux dans les ondes radio basse fréquence. De tels éclairs sont facilement détectables dans les données du Low Frequency Array (LOFAR), un réseau européen de radiotélescopes fonctionnant aux fréquences les plus basses pouvant être observées depuis la Terre. LOFAR est en train de réaliser un relevé radio à large champ et basse fréquence, balayant le ciel à la recherche de sources radio. En analysant la première publication de données de 2019, qui couvrait environ un cinquième du ciel de l'hémisphère nord, les chercheurs ont signalé des signaux radio suspects provenant de 19 naines rouges. Les flashs de cinq des étoiles ont été initialement identifiés comme des prédictions très proches de l'apparence d'aurores boréales planétaires lorsqu'elles sont observés à des années-lumière. Ces résultats figurent dans un papier publié dans Nature Astronomy puis dans un article de prépublication ultérieur , dans lesquels les candidates sont réduites à quatre étoiles.


"Nous ne voyons là aucune tendance à laquelle nous pourrions nous attendre si l'émission était produite par l'activité stellaire", déclare Joseph Callingham, auteur principal de l'étude dans Nature Astronomy , radioastronome à l'Université de Leiden aux Pays-Bas. Les quatre étoiles sont relativement calmes, ce qui signifie qu'il est peu probable qu'elles émettent constamment de grandes éruptions qui pourraient imiter un signal auroral d'une exoplanète en orbite proche.


Pendant des années, les astronomes ont recherché des signes de planètes interagissant avec les champs magnétiques de leurs étoiles, en se concentrant sur les plus petites étoiles considérés comme propices à cette recherche. Plutôt que de cibler des étoiles spécifiques, Callingham et ses collègues se sont appuyés sur les observations de LOFAR, permettant des recherches plus larges.


"C'est un résultat vraiment sympa", déclare Gregg Hallinan, astronome au California Institute of Technology, qui ne faisait pas partie de l'équipe. « Personne n'avait été capable de faire cela  de manière relativement probante. 


Malgré leur petite taille, en termes d'activité stellaire, de nombreuses naines rouges ont une très importante activité que ne laiserait pas forcément imaginer leur faible masse et impactant toutes les planètes en orbite avec des éruptions très puissantes. En règle générale, plus une naine rouge tourne vite, plus elle produit ce genre d'éruption. Mais même les étoiles, à rotation lente telles que celles observées dans l'enquête LOFAR peuvent parfois "éructer".


Dans l'étude qui a suivi, l'équipe a cherché à exclure les manifestations ordinaires liées aux activités stellaires comme source des flash trouvés par LOFAR. Pour ce faire, les scientifiques ont utilisé les données optiques du satellite Transiting Exoplanet Survey (TESS) de la NASA pour vérifier les niveaux d'activité de leurs étoiles cibles. Cette recherche a été publiée en ligne sur le serveur de préimpression arXiv.org et sera publiée dans l' Astrophysical Journal Letters . Alors que l'une des cinq étoiles silencieuses précédemment identifiées s'est avérée être en train de "flamber" activement dans les données TESS, les quatre autres sont restées calmes et silencieuses, renforçant l'hypothèse que des aurores polaires d'exoplanètes en sont la cause.
"Nous pouvons essentiellement exclure des éruptions stellaires pour les étoiles les moins actives", explique Benjamin Pope, astronome à l'Université du Queensland en Australie, qui était co-auteur du papier dans Nature Astronomy et principal auteur du deuxième article.


Mais les scientifiques ne peuvent pas encore dire que les signaux sont définitivement liés à des mondes restés indétectés. D'autres techniques de détection plus matures n'ont pour l'instant rien révélé pour chacune des quatre étoiles. "Je ne peux pas encore prouver que ce sont des planètes, nous essayerons à nouveau", dit Pope.


La plupart des efforts pour traquer ces planètes potentielles ont commencé l'année dernière, lorsque les chercheurs ont annoncé la découverte du premier candidat d'interaction étoile-planète , GJ 1151, l'une des quatre étoiles silencieuses. Deux équipes distinctes ont essayé et échoué à détecter des oscillations périodiques dans les mouvements de GJ 1151 qui devraient découler du compagnon suggéré par les données LOFAR, un monde d'environ une masse terrestre en orbite autour de l'étoile peut-être en quelques jours.


Ce n'est toujours pas une nouvelle fracassante pour les chercheurs désireux de trouver plus de moyens de localiser et d'étudier des mondes au-delà de notre système solaire. Suvrath Mahadevan, astronome à l'Université d'État de Pennsylvanie, qui a aidé à rechercher la planète putative de GJ 1151, mais n'a pas été impliqué dans les deux nouvelles études,  déclare que bien que les planètes puissent probablement trahir leur présence par des flashs auroraux, une première confirmation indépendante de cette technique est essentielle.  « La première fois, vous voulez vraiment voir plusieurs sources de preuves converger », dit-il. Les données provenant de techniques éprouvées pour la chasse aux exoplanètes devraient concorder avec les flashs radio périodiques vus par LOFAR ou d'autres observatoires de ce type, chacun faisant écho à l'autre, pour révéler de manière concluante la présence d'un monde. " Mais j'ai l'impression qu'un nouveau champ d'investigation s'ouvre devant nous", dit Mahadevan. « Cela pourrait devenir notre prochain outil de découverte. »

 

 


 

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SUITE :


Pour l'instant, Callingham et ses collègues poursuivent leurs recherches, s'assurant du temps supplémentaire sur LOFAR pour des observations de suivi de GJ 1151 et poursuivant leurs investigations  dans les données de relevé du ciel de l'observatoire. Dans les années à venir, les mises à niveau de LOFAR, ainsi que le lancement d'une installation encore plus puissante appelée Square Kilometer Array, offriront encore plus de possibilités de découverte. Les annonces de planètes aurorales candidates supplémentaires semblent inévitables.


Le moteur de ces efforts est plus qu'une simple curiosité académique. Les naines rouges (ou naines M, comme les astronomes préfèrent les appeler) ne sont pas seulement les plus petites étoiles du cosmos, mais aussi les plus anciennes et les plus nombreuses. Selon certaines estimations, jusqu'à 75 % des étoiles de l'univers sont des naines M, et chacune peut briller pendant des centaines de milliards, voire des milliards d'années. Plus important encore, les extrapolations statistiques de plusieurs enquêtes impliquent que presque chaque naine M héberge au moins une planète. Rien qu'en chiffres bruts, il semblerait que les mondes les orbitant représentent la majeure partie de la population planétaire de l'univers. On ne sait pas si l'un de ces endroits pourrait abriter la vie, mais des études telles que celles-là  peuvent aider à éclairer le débat.


Personne ne s'attend à ce qu'une planète incluse dans le champ magnétique d'une naine rouge soit habitable. De tels mondes seraient tellement calcinés par l'étoile voisine que l'eau liquide,  pierre angulaire de la vie telle que nous la connaissons, ne pourrait pas persister à leur surface.


Au lieu de cela, ils peuvent aider les chercheurs à répondre à des questions plus fondamentales sur la façon dont les naines rouges influencent leurs cortèges planétaires. Le penchant de ces étoiles pour des explosions démesurées, par exemple, pourrait balayer l'atmosphère de planètes autrement pouvant être habitables, mais une planète dotée d'un champ magnétique puissant pourrait être suffisamment protégée pour préserver sa précieuse atmosphère. Les astronomes sont déjà capables de discerner entre les planètes atmosphériques et celles qui n'en possèdent pas, dans quelques systèmes sélectionnés, mais ils n'ont actuellement aucun moyen fiable de mesurer le champ magnétique d'un petit monde. 


Selon Vidotto, des études sur les planètes autour de naines rouges pourraient également informer sur la densité et la vitesse du vent stellaire d'une étoile hôte. (Ni Vidotto ni Kavanagh ne faisaient partie des deux nouvelles études.) De telles mesures pourraient aider les astronomes à déterminer à quelle fréquence les naines rouges subissent des éjections de masse coronale, d'énormes éructations de particules qui, comme les éruptions, peuvent être de mauvaises augures pour les planètes proches. "Je pense qu'avec cette technique, nous en apprendrons beaucoup plus sur ce type d'étoile", dit Vidotto.


Tout cela, bien sûr, alimente le mystère non résolu de l'habitabilité des naines rouges et l'énigme plus grande encore de savoir où dans le cosmos des planètes porteuses de vie sont les plus susceptibles de se trouver.


« Les planètes ne "survivent" pas isolées. Elles "vivent" autour de leur étoile », dit Mahadevan. "Je pense que la clé de voûte pour la compréhension de l'habitabilité autour des étoiles de type M est vraiment de bien connaître leur activité magnétique et leur magnétosphère."


(Nola Taylor Tillman est une journaliste scientifique spécialisée dans l'espace et l'astronomie.)
 

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Encore de la belle science Huitzi! merci pour l'info. Sont actif chez LOFAR!

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Merci Huitzy,  avec JWT et autres mode de détections nous donnera une meilleurs compréhension du cosmos--fascinant.

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https://arxiv.org/abs/2102.02233

 

The Habitable-zone Planet Finder Detects a Terrestrial-mass Planet Candidate Closely Orbiting Gliese 1151: The Likely Source of Coherent Low-frequency Radio Emission from an Inactive Star

 

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Exemple du danger que peut représenter les éruptions stellaires d'étoiles de type M pour l'habitabilité des exoplanètes proche de ces astres colériques :

 

https://astronomynow.com/2015/11/20/the-little-star-with-a-mighty-magnetic-punch/

 

Traduction "auromatique" corrigée bien entendu :


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Vue d'artiste de la naine rouge TVLM 513-46546, qui arbore un champ magnétique intense (indiqué par les lignes de champ bleu) qui déclenche de puissantes éruptions solaires. Image : NRAO/AUI/NSF/Dana Berry/Skyworks.


Il a été démontré qu'une étoile naine rouge pâle avec seulement un dixième de la masse du Soleil possède un champ magnétique si fort que sa force moyenne rivalise avec celle des régions actives les plus extrêmes de notre Soleil.

 

Comme d'autres étoiles, la naine rouge, nommée TVLM 513-46546, possède un champ magnétique, mais l'intensité de ce champ pour une si petite étoile s'est avéré stupéfiant. Lorsque les lignes de champ magnétique émergeant de la « surface » visible de l'étoile se cassent puis se reconnectent, elles libèrent un torrent d'énergie puissant sous forme de rayons X, de lumière ultraviolette et d'électrons. Les électrons de haute énergie se déplacent autour des lignes de champ magnétique de l'étoile et, ce faisant, libèrent des ondes radio. Plus le champ magnétique est fort, plus les ondes radio sont énergétiques.

 

Ces ondes radio ont voyagé dans l'espace pendant 35 ans avant d'atteindre ALMA, le radiotélescopes géant Atacama Large Millimeter/submillimeter Array  au Chili. Les données recueillies par ALMA ont montré qu'il s'agissait des signaux radio à la fréquence la plus élevée jamais mesurée provenant d'une naine rouge. La fréquence mesurée de 95 GHz indique que l'intensité moyenne du champ magnétique sur TVLM 513 est de plusieurs milliers de gauss. Le gauss est  l'unité de mesure de l'intensité d'un champ magnétique et, à titre de comparaison, le champ magnétique moyen du Soleil ne mesure qu'un gauss, seules ses régions les plus actives atteignant des milliers de gauss. Dans un sens, la surface entière de TVLM 513 équivaut à une région active géante de notre Soleil.

 

"La dynamo qui génère le champ magnétique du Soleil a tendance à générer des  "cordes" ou des "tubes" de champ magnétique qui peuvent être assez puissants, mais qui traversent sa surface sous forme de structures discrètes", explique Peter Williams du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. , auteur principal d' un article  décrivant les résultats qui ont été accepté pour publication dans un prochain numéro de l' Astrophysical Journal . "La dynamo fonctionnant dans TVLM 513 semble générer des champs puissants d'une manière beaucoup plus uniforme dans l'espace."

 

Pourquoi une étoile aussi minuscule peut-elle être si puissante sur le plan magnétique est un mystère, mais il existe des indices sur ses caractéristiques inhabituelles. Par exemple, elle tourne incroyablement vite, faisant une rotation en seulement deux heures. Comparez cela avec le Soleil, qui met vingt-quatre jours et demi pour tourner au niveau de son équateur. Cette rotation rapide indique que TVLM 513 est probablement une jeune étoile, mais son âge exact est incertain, les estimations vont de cent millions d'années à un demi-milliard d'années environ. Cela correspond aux observations indiquant que les jeunes étoiles, en particulier les naines rouges, peuvent être beaucoup plus actives que leurs soeurs plus âgées.

 

"En général, la relation entre l'activité et l'âge des étoiles semblables au Soleil est intimement liée à la rotation", a déclaré Williams à Astronomy Now . Par exemple, le Soleil, qui a maintenant 4,6 milliards d'années, perd un moment angulaire dans l'énergie de son vent solaire, ce qui ralentit sa rotation. Les naines rouges comme TVLM 513 sont désavantagées à cet égard car leurs vents stellaires sont moins puissants que ceux du Soleil, elles ne perdent donc pas leur moment angulaire aussi rapidement et continuent donc leur rotation rapide.

 

On ne sait toujours pas exactement comment la rotation d'une étoile est liée à sa dynamo magnétique interne, explique Williams. Dans le Soleil, on pense que la dynamo est générée à la limite entre la couche convective et la zone radiative interne, mais les détails sont sommaires.

 

"Un objet de très faible masse tel que TVLM 513 n'a cependant pas de dynamo semblable au Soleil, et une importante question est de savoir comment la relation entre la rotation et l'entraînement de la dynamo magnétique fonctionne à l'intérieur d'une naine rouge", explique Williams,cela suggère que la rotation rapide a un effet quasi certain.

 

Une autre bizarrerie est la faible masse de TVLM 513, qui la place juste au-dessus de la limiote entre étoiles et naines brunes, qui sont des objets pas assez massif pour déclencher la fusion nucléaire de l'hydrogène dans leurs noyaux pour générer de l'énergie. Cependant, Williams note des similitudes entre TVLM 513 et certaines naines brunes, «étoiles ratées», citant le champ magnétique tout aussi puissant observé dans une naine brune très froide appelée 2MASS 1047+21. Cependant, les éruptions que subit le TVLM 513 n'ont jamais été observées sur une naine brune.

 

"Mon intuition est que les naines brunes n'ont pas ce genre d'éruptions, mais les naines rouges froides et de faible masse comme TVLM 513 semblent être dans une sorte de régime de transition où elles ont des champs magnétiques assez stables mais aussi de grandes éruptions", explique Williams.

Les résultats ont une plus grande importance dans un contexte plus large. Plus tôt cette semaine, une étude publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society a indiqué que le monde de la taille de la Terre en orbite autour d'une naine rouge nommée Kepler-438 était probablement irradié par des éruptions de son étoile qui évaporeraient son atmosphère. Bien qu'aucune planète n'ait encore été confirmée en orbite autour de TVLM 513, une telle activité magnétique aussi tempêtueuse rendrait-elle les planètes autour des naines rouges inhabitables ?

 

"C'est une interrogation majeure", dit Williams. « Les niveaux d'activité plus élevés associés aux naines rouges sont certainement inquiétants, mais il est difficile de déterminer quelles conditions seraient de véritables facteurs de rupture pour une vie éventuelle et quelles seraient simplement des défis qu'elle aurait à surmonter. Qu'il y ait une irradiation suffisante pour évaporer son atmosphère, peut-être comme Kepler-438, serait certainement rédhibitoire, mais on ne connait pas le niveau de ce qui serait « suffisant » pour cela.


 

 

 

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