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Première mesure de l'alignement spin-orbite sur la planète Beta Pictoris b

Première mesure de l'alignement spin-orbite sur la planète Beta Pictoris b

Les nouvelles observations montrent que l'équateur stellaire (à droite) est aligné avec le plan orbital de la planète Beta Pictoris b (au milieu) et le plan du disque étendu de débris qui entoure le système (à gauche). Crédit: ESO / A.M. Lagrange; ESO / A.M. Consortium Lagrange / SPHERE Crédit: Stefan Kraus

Les astronomes ont effectué la première mesure d'alignement spin-orbite pour une planète lointaine «  super-Jupiter '', démontrant une technique qui pourrait permettre des percées dans la quête pour comprendre comment les systèmes exoplanétaires se forment et évoluent.


Une équipe internationale de scientifiques, dirigée par le professeur Stefan Kraus de l'Université d'Exeter, a effectué les mesures de l'exoplanète Beta Pictoris b, située à 63 années-lumière de la Terre.

La planète, trouvée dans la constellation Pictor, a une masse d'environ 11 fois celle de Jupiter et orbite autour d'une jeune étoile sur une orbite similaire à Saturne dans notre système solaire.

L'étude, publiée aujourd'hui (29 juin 2020) dans le Lettres du journal astrophysique, marque la première fois que les scientifiques mesurent l'alignement spin-orbite d'un système planétaire directement imagé.

Surtout, les résultats donnent un nouvel aperçu de l'amélioration de notre compréhension de l'histoire de la formation et de l'évolution du système planétaire.

Le professeur Kraus a déclaré: "La mesure dans laquelle une étoile et une orbite planétaire sont alignées l'une sur l'autre nous en dit long sur la formation d'une planète et sur l'interaction dynamique de plusieurs planètes du système après leur formation."

Certaines des premières théories du processus de formation des planètes ont été proposées par les astronomes éminents du XVIIIe siècle Kant et Laplace. Ils ont noté que les orbites des planètes du système solaire sont alignées les unes avec les autres et avec l'axe de rotation du Soleil et ont conclu que le système solaire était formé d'un disque protoplanétaire aplati en rotation.

"Ce fut une surprise majeure quand on a découvert que plus d'un tiers de toutes les exoplanètes proches se trouvent en orbite autour de leur étoile hôte sur des orbites mal alignées par rapport à l'équateur stellaire", a déclaré le professeur Kraus.

Première mesure de l'alignement spin-orbite sur la planète Beta Pictoris b

Pour dériver l'axe de rotation stellaire de Beta Pictoris, l'équipe a utilisé le mode unique à haute résolution angulaire et à haute résolution spectrale de VLTI / GRAVITY pour mesurer les changements de position du centroïde dans la ligne d'absorption d'hydrogène Brackett-gamma sur des échelles de micro-arcsecondes. Dans la partie décalée vers le bleu de la ligne d'absorption, le centre de gravité de l'émission est déplacé vers le nord-est, ce qui indique que l'hémisphère sud-ouest de l'étoile s'approche de l'observateur. Crédits: Stefan Kraus

"Quelques exoplanètes ont même été trouvées en orbite dans la direction opposée à la direction de rotation de l'étoile. Ces observations remettent en question la perception de la formation de la planète comme un processus ordonné et bien ordonné se déroulant dans un disque géométriquement mince et coplanaire."

Pour l'étude, les chercheurs ont conçu une méthode innovante qui mesure le minuscule déplacement spatial de moins d'un milliardième de degré causé par la rotation de Beta Pictoris.

L'équipe a utilisé l'instrument GRAVITY au VLTI, qui combine la lumière des télescopes séparés de 140 mètres, pour effectuer les mesures. Ils ont constaté que l'axe de rotation stellaire est aligné avec les axes orbitaux de la planète Beta Pictoris b et son disque de débris étendu.

"L'absorption de gaz dans l'atmosphère stellaire provoque un minuscule déplacement spatial dans les raies spectrales qui peut être utilisé pour déterminer l'orientation de l'axe de rotation stellaire", a déclaré le Dr Jean-Baptiste LeBouquin, astronome à l'Université de Grenoble en France et membre de l'équipe.

"Le défi est que ce déplacement spatial est extrêmement faible: environ 1 / 100ème du diamètre apparent de l'étoile, ou l'équivalent de la taille d'un pas humain sur la Lune vu de la Terre."

Les résultats montrent que le système Beta Pictoris est aussi bien aligné que notre propre système solaire. Cette découverte favorise la diffusion planète-planète comme cause des obliquités orbitales qui sont observées dans des systèmes plus exotiques avec Hot Jupiters.

Cependant, des observations sur un large échantillon de systèmes planétaires seront nécessaires pour répondre de manière concluante à cette question. L'équipe propose un nouvel instrument interférométrique qui leur permettra d'obtenir ces mesures sur de nombreux autres systèmes planétaires qui sont sur le point d'être découverts.

"Un instrument dédié à haute résolution spectrale au VLTI pourrait mesurer l'alignement spin-orbite pour des centaines de planètes, y compris celles sur des orbites à longue période.", A déclaré le professeur Kraus. l'architecture des systèmes planétaires. "


Les orbites planétaires TRAPPIST-1 ne sont pas désalignées


Plus d'information:
Stefan Kraus et al, Alignement spin-orbite du système planétaire β Pictoris, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10,3847 / 2041-8213 / ab9d27

Fourni par
Université d'Exeter

Citation:
Première mesure de l'alignement spin-orbite sur la planète Beta Pictoris b (2020, 29 juin)
récupéré le 29 juin 2020
depuis https://phys.org/news/2020-06-spin-orbit-alignment-planet-beta-pictoris.html

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