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Les astronomes de l'Université du Texas à Austin pensent qu'ils ont trouvé un moyen peu coûteux de rechercher des planètes extrasolaires. Bien que le processus détruira probablement les planètes intérieures, les planètes extérieures resteront probablement encore en orbite autour de l'étoile. Ces naines blanches sont connues pour pulser à une vitesse spécifique, de sorte que la gravité d'une planète se déplaçant autour de l'étoile devrait affecter cette fréquence cardiaque d'une quantité infime qui devrait être détectable par des télescopes terrestres peu coûteux.
Les astronomes de l'Université du Texas à Austin ont inventé une méthode peu coûteuse pour déterminer si d'autres systèmes solaires comme le nôtre existent.
Parmi les plus de 100 étoiles connues pour avoir des planètes, les astronomes ont trouvé peu de systèmes similaires au nôtre. On ne sait pas si cela est dû à des limitations technologiques ou si notre système est vraiment une configuration rare. Les astronomes de l'Observatoire McDonald? une nouvelle méthode de recherche utilise un télescope de l'ère de la dépression couplé à la technologie d'aujourd'hui.
Les astronomes Don Winget et Edward Nather, les étudiants diplômés Fergal Mullally et Anjum Mukadem, et leurs collègues recherchent les «restes» de systèmes solaires comme le nôtre. Leur méthode recherche les morceaux d'un tel système solaire après la mort de son étoile, en exploitant un trait d'anciens soleils brûlés appelés «naines blanches».
Les astronomes de l'Université du Texas Bill Cochran et Ted von Hippel sont également impliqués, ainsi que S.O. Kepler de l'Universidade Federal de Rio Grande dol Sul au Brésil et Antonio Kanaan de l'Universidade Federal de Santa Catarina du Brésil.
Les astronomes savent qu'à mesure que les étoiles semblables au Soleil utilisent leur combustible nucléaire, leurs couches externes se dilateront et l'étoile deviendra une étoile «géante rouge». Lorsque cela arrivera au Soleil, dans environ cinq milliards d'années, ils s'attendent à ce qu'il engloutisse Mercure et Vénus, atteignant peut-être pas tout à fait la Terre. Ensuite, le Soleil soufflera sur ses couches externes et existera pendant quelques milliers d'années comme une belle nébuleuse planétaire vaporeuse. Le noyau restant du Soleil sera alors une naine blanche, un cendre dense et obscurcissant de la taille de la Terre. Et, plus important encore, il restera probablement en orbite autour des planètes extérieures de notre système solaire.
Une fois qu'un système semblable au soleil atteint cet état, l'équipe de Winget peut être en mesure de le trouver. Leur méthode est basée sur plus de trois décennies de recherche sur la variabilité (c'est-à-dire les changements de luminosité) des naines blanches. Au début des années 1980, les astronomes de l'Université du Texas ont découvert que certaines naines blanches varient, ou «pulsent», en rafales régulières. Plus récemment, Winget et ses collègues ont découvert qu'environ un tiers de ces naines blanches pulsantes (PWD) sont des chronométreurs plus fiables que les horloges atomiques et la plupart des pulsars millisecondes.
Ces pulsations sont la clé de la détection des planètes. Les planètes en orbite autour d'une étoile PWD stable affecteront les observations de son chronométrage, semblant provoquer des variations périodiques dans les modèles d'impulsions provenant de l'étoile. C'est parce que la planète en orbite autour du PWD entraîne l'étoile pendant qu'elle se déplace. Le changement de distance entre l'étoile et la Terre changera le temps nécessaire à la lumière des pulsations pour atteindre la Terre. Parce que les impulsions sont très stables, les astronomes peuvent calculer la différence entre l'heure d'arrivée observée et prévue des impulsions et en déduire la présence et les propriétés de la planète. (Cette méthode est similaire à celle utilisée dans les découvertes des soi-disant «planètes pulsar». La différence est que les compagnons pulsar ne se seraient pas formés avec leurs étoiles, mais seulement après que ces étoiles aient explosé dans les supernovae.)
«Cette recherche sera sensible aux naines blanches qui étaient initialement entre une et quatre fois plus massives que le Soleil, et devrait pouvoir détecter des planètes à moins de deux à 20 UA de leur étoile parente. Cela signifie que nous allons sonder l'intérieur de la zone habitable à la recherche d'étoiles », a déclaré Winget. (Une UA, ou unité astronomique, est la distance entre la Terre et le Soleil.) «Fondamentalement, détecter Jupiter à la distance de Jupiter avec cette technique est facile. C'est de la soupe de canard », a-t-il dit.
Facile, mais pas rapide. Les planètes extérieures, en orbite autour de leurs étoiles à de grandes distances, peuvent prendre plus d'une décennie pour terminer une orbite. Par conséquent, il peut falloir de nombreuses années d'observations pour détecter définitivement une planète en orbite autour d'une naine blanche.
"Vous devez chercher longtemps pour une orbite complète", a déclaré Winget. «Une demi-orbite ou un tiers d'une orbite nous dira que quelque chose se passe là-bas. Mais pour une planète à la distance de Jupiter, une demi-orbite est encore de six ans. » Winget a ajouté que pour cette méthode, «détecter Jupiter à Uranus? la distance est plus facile, mais prend encore plus de temps.
Pour la recherche de la planète PWD, Nather a conçu un nouvel instrument spécialisé pour le télescope Otto Struve de 2,1 mètres de l'observatoire McDonald. Lui et Mukadam ont conçu et construit l'instrument, appelé Argos, pour mesurer la quantité de lumière provenant des étoiles cibles. Plus précisément, Argos est un «photomètre CCD»? un compteur de photons qui utilise un appareil à couplage de charge pour enregistrer des images. Situé au foyer principal du télescope Struve, Argos n'a pas d'autre optique que le miroir primaire de 2,1 mètres du télescope. Des copies d'Argos sont en cours de construction dans d'autres observatoires du monde entier.
Mullally continue la recherche de planètes autour des naines blanches avec Argos sur le télescope Struve. Il a 22 étoiles cibles, dont la plupart ont été identifiées par le biais du Sloan Digital Sky Survey. Lorsque l'équipe trouvera des candidats prometteurs pour la planète avec Argos, elle effectuera un suivi à l'aide du télescope Hobby-Eberly de 9,2 mètres du McDonald Observatory.
"Si nous trouvons de grandes planètes en orbite à de grandes distances, c'est un bon indice qu'il pourrait y avoir des planètes plus petites plus près. Dans ce cas, ce que vous faites est de battre à distance sur cette cible avec le plus grand télescope auquel vous avez accès", a déclaré Winget . Le HET permettra une synchronisation plus précise des impulsions du PWD, et sera ainsi en mesure de localiser des planètes plus petites.
Cette recherche pourra-t-elle étudier des types d'étoiles impossibles à étudier avec la méthode de spectroscopie doppler? la méthode de recherche de planète la plus réussie à ce jour? Dit Winget. En raison des particularités de la composition des étoiles semblables au soleil, la méthode de spectroscopie doppler n'est pas très sensible pour rechercher des planètes autour des étoiles deux fois plus massives que le soleil. Environ la moitié des étoiles dans l'étude de Winget seront des naines blanches qui étaient à l'origine ce type d'étoiles. Pour cette raison, l'étude PWD chez McDonald peut être déterminante pour repérer et évaluer des cibles et des stratégies d'observation pour les missions spatiales de la NASA prévues dans les deux prochaines décennies, en particulier la mission d'interférométrie spatiale, le Terrestrial Planet Finder et le vaisseau spatial Kepler.
Cette recherche est financée par une subvention NASA Origins, ainsi qu'une subvention Advanced Research Project de l'État du Texas. Grâce au financement de la Texas Higher Education Agency, deux enseignants du secondaire (Donna Slaughter de Stony Point High School à Round Rock, Texas, et Chris Cotter de Lanier High School à Austin) ont été directement impliqués dans cette recherche. Des plans sont actuellement en cours pour étendre cette implication à d'autres enseignants et aux élèves de leurs classes en amenant les sciences, les scientifiques et l'Observatoire directement dans la classe via Internet. Cotter et ses collègues de l'école secondaire Lanier sont impliqués avec Mullally pour tester ce concept.
Source originale: Communiqué de presse de l'Observatoire McDonald
