Mission CHEOPS
CHEOPS signifie CHcaractérisantExOPlanetSatellite (satellite de caractérisation des exoplanètes)
Vue d'artiste de CHEOPS. Crédit: © ESA / ATG medialab
Qu'est-ce qu'une méthode de transit pour étudier les exoplanètes?
Les exoplanètes ont été découvertes pour la première fois en 1995deux astronomes suisses, Michel Mayor et Didier Kelos, qui ont reçu le prix Nobel l'année dernière pour cette découverte. La méthode de transit permet de détecter et d'étudier les exoplanètes. Les télescopes mesurent le rayonnement des étoiles pour confirmer la présence de planètes autour de l'étoile. Le fait est qu'à chaque passage de la planète devant l'étoile, son assombrissement se produit. Les changements cycliques de luminosité montrent le passage d'une planète entre la Terre et l'étoile.
La NASA possède son propre satellite, créépour détecter les exoplanètes à l'aide de la méthode de transit - TESS. Il s'agit d'un télescope spatial conçu pour la découverte d'exoplanètes par la méthode du transit, développé par le Massachusetts Institute of Technology dans le cadre du programme d'exploration mineure de la NASA. Lancé le 18 avril 2018. En août 2020, TESS a accompli avec succès sa mission.
La mission CHEOPS de l'ESA, quant à elle, estla première mission visant à étudier des étoiles brillantes proches déjà connues pour héberger des exoplanètes, dans le but de faire des observations de haute précision de la taille de la planète lorsqu'elle passe devant son étoile. CHEOPS se concentrera sur des planètes allant des super-Terres à Neptune, et ses données permettront de déterminer la densité apparente des planètes. Ce sera la première étape vers la compréhension de ces mondes extraterrestres.
Indicateurs de première mission
Après son lancement en orbite, le satellitereçu des observations prometteuses d'étoiles connues avec des exoplanètes. Déjà en janvier, CHEOPS a réalisé les premières images délibérément floues des étoiles. La défocalisation délibérée est au cœur de la stratégie d'observation de la mission, qui améliore la précision des mesures en distribuant la lumière d'étoiles distantes sur plusieurs de ses pixels de détection.
La précision est la clé de la recherche d'aujourd'huiexoplanètes. Plus de 4000 planètes découvertes sont connues pour orbiter autour d'étoiles autres que le Soleil. Une suite clé de l'étude de ces mondes est de déterminer les caractéristiques des planètes, en indiquant les restrictions sur leur structure, leur formation et leur évolution.
La mission de Cheops est précisément de déterminercaractéristiques des exoplanètes en mesurant avec précision leur taille. Cependant, avant d'annoncer sa disponibilité pour cette mission, un petit satellite de 1,5 mètre a dû subir un grand nombre de tests.
Tests importants "Cheops"
Avec la première série d'essais en vol réalisée enDe janvier à février, les experts de la mission ont commencé à analyser la réponse du satellite, en particulier du télescope et du détecteur, dans des conditions spatiales réelles. Depuis mars, CHEOPS s'est concentré sur les étoiles bien étudiées.
Pour mesurer l'efficacité de CHEOPS,Il nous fallait d'abord observer des étoiles dont les propriétés étaient bien connues, des étoiles à « bon comportement » sélectionnées à la main, elles devaient être stables et ne présenter aucun signe d'activité.
Keith Isaac, scientifique du projet Cheops à l'ESA
Cette approche a permis aux équipes de l'ESA, le consortiummission et Airbus Espagne - l'entrepreneur général - pour s'assurer que le satellite est aussi précis et stable que nécessaire pour atteindre ses objectifs ambitieux.
Dans les deux semaines suivant le lancement en orbiteCHEOPS a observé deux étoiles exoplanètes alors qu'elles "passaient" devant leur étoile hôte et bloquaient une partie de la lumière des étoiles. La mission a été créée pour observer les transits d'exoplanètes connues - pour mesurer la taille des planètes avec une précision sans précédent, ainsi que pour déterminer leur densité en combinant ces résultats avec des mesures indépendantes de leurs masses.
L'une des cibles était HD 93396, une sous-géantel'étoile jaune, située à 320 années-lumière, est légèrement plus froide et trois fois la taille de notre Soleil. Le centre des observations était KELT-11b, une planète gazeuse dodue environ 30% plus grande que Jupiter en orbite beaucoup plus proche de l'étoile que Mercure ne l'est du Soleil.
© ESA
La courbe de lumière de cette étoile montre un clairle creux causé par le passage de huit heures de KELT-11b. Sur la base de ces données, les scientifiques ont déterminé très précisément le diamètre de la planète: 181600 km - avec une erreur légèrement inférieure à 4300 km.
Khéops reconnaît la première courbe de lumière d'une exoplanète. © ESA
Les mesures prises par CHEOPS se sont avérées être cinq foisplus précis que les mesures de la Terre. Willie Benz, chercheur principal du Mission Consortium et professeur d'astrophysique à l'Université de Berne, a déclaré: "Cela nous donne une idée de ce que nous pouvons réaliser avec CHEOPS dans les mois et les années à venir."
La première découverte de "Cheops"
CHEOPS a déjà répondu aux attentes des scientifiques aprèsquelques mois. Récemment, des observations effectuées avec ce télescope spatial ont révélé des détails sur l'exoplanète WASP-189b, l'une des planètes les plus extrêmes connues.
Huit mois après le lancement de l'espaceLe télescope CHEOPS a produit la première publication scientifique utilisant les données CHEOPS. À l’aide des données CHEOPS, les scientifiques ont récemment mené une étude détaillée de l’exoplanète WASP-189b. Les résultats de la recherche ont été acceptés pour publication dans la revueAstronomie et amp; Astrophysique. « Ces observations démontrent que CHEOPS répond pleinement à ses attentes en matière de haute performance », a déclaré Benz.
L'une des planètes les plus extrêmes de l'univers
WASP-189b, la cible d'observation CHEOPS, présenteest une exoplanète en orbite autour de HD 133112, l'une des étoiles les plus chaudes à avoir jamais eu un système planétaire. «Le système WASP-189 est à 322 années-lumière dans la constellation de la Balance», explique Monica Lendl, auteur principal de l'étude à l'Université de Genève et membre du Centre national de compétences PlanetS.
Pourquoi WASP-189b est-il si intéressant ?
L'objet WASP-189b est particulièrement intéressant car ilune géante gazeuse qui orbite très près de son étoile mère. Il faut moins de trois jours pour voler autour de son étoile et il est 20 fois plus proche de l'étoile que la Terre ne l'est du Soleil. La planète mesure plus de 1,5 fois la taille de Jupiter, la plus grande planète du système solaire.
Les objets planétaires tels que WASP-189b sont trèsexotique. Ils ont un côté jour constant, toujours éclairé par la lumière d'une étoile, et, par conséquent, un côté nuit constant. Cela signifie que le climat d'une telle planète est complètement différent de celui des géantes gazeuses - Jupiter et Saturne - de notre système solaire. Les scientifiques ont également estimé la température du WASP-189b à 3 200 degrés Celsius. De telles planètes sont appelées « Jupiters super chauds ». À une température aussi élevée, le fer fond et devient même gazeux.
«Cet objet — l’une des planètes les plus extrêmes que nous connaissions », souligne Lendl.
Graphiques d'information WASP 189 © ESA
Quelles mesures ont été prises pour étudier la planète?
Le problème est que les scientifiques ne peuvent pas se voirplanète parce qu'elle est trop éloignée de la Terre et trop proche de son étoile mère. En conséquence, les astronomes doivent s'appuyer sur des méthodes indirectes.
Pour cela, CHEOPS utilise desmesures de luminosité: lorsqu'une planète passe devant son étoile, c'est-à-dire effectue un transit, l'étoile apparaît plus pâle pendant un court instant. Bien sûr, vu de la Terre.
Vue d'artiste de WASP-189 © ESA
Depuis l'exoplanète WASP-189b est procheson étoile et son côté diurne sont si brillants que les scientifiques ont mesuré même la lumière «absente» lorsque la planète passe derrière son étoile - c'est-à-dire lors d'une éclipse. L'équipe de recherche a observé plusieurs de ces éclipses de WASP-189b à l'aide de CHEOPS. La planète ne semble pas refléter beaucoup la lumière des étoiles. Au lieu de cela, la majeure partie de la lumière des étoiles est absorbée par la planète, la réchauffant et la faisant briller.
Cependant, les scientifiques pensent que la planète n'est pastrès réfléchissant car il n'y a pas de nuages du côté jour. Et ce n'est pas surprenant - les modèles théoriques affirment que les nuages ne peuvent pas se former à des températures aussi élevées.
De plus, les scientifiques ont découvert que le passagegéante gazeuse devant son étoile de manière asymétrique. Cela se produit lorsqu'une étoile a des zones plus claires et plus sombres sur sa surface. Grâce aux données de CHEOPS, les scientifiques peuvent conclure que l'étoile elle-même tourne et si rapidement que sa forme est plutôt ellipsoïdale que sphérique. L'étoile est allongée à l'équateur.
Quelle est la ligne du bas?
L'étoile autour de laquelle tourne WASP-189b,très différent du soleil. Il est considérablement plus grand et plus chaud de plus de 2000 degrés Celsius. Parce qu'il fait si chaud, l'étoile apparaît bleue au lieu de jaune-blanc comme le soleil.
Seules quelques planètes sont connues pour orbiterautour d’étoiles aussi chaudes, et ce système est de loin le plus brillant. En conséquence, il sert également de guide pour des recherches ultérieures. « Nous nous attendons à d’autres découvertes passionnantes d’exoplanètes grâce aux observations CHEOPS. Les articles suivants sont déjà en préparation», conclut le chercheur en chef du consortium de mission.
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