Des astronomes découvrent un système multiplanétaire à proximité avec deux planètes de la taille de la Terre

Situé à seulement 33 années-lumière de la Terre, le système semble héberger deux planètes rocheuses de la taille de la Terre.

Un nouveau système multi-planétaire a été découvert dans notre galaxie voisine par des astronomes[{ » attribute= » »>MIT and elsewhere. It lies just 10 parsecs, or about 33 light-years, from Earth, making it one of the closest known multiplanet systems to our own.

At the heart of the system lies a small and cool M-dwarf star, named HD 260655, and astronomers have found that it hosts at least two terrestrial, Earth-sized planets. The rocky worlds have relatively tight orbits, exposing the planets to temperatures that are too high to sustain liquid surface water. Therefore, they are unlikely to be habitable.

Nevertheless, scientists are excited about this system because the proximity and brightness of its star will give them a closer look at the properties of the planets and signs of any atmosphere they might hold.

“Both planets in this system are each considered among the best targets for atmospheric study because of the brightness of their star,” says Michelle Kunimoto, a postdoc in MIT’s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research and one of the discovery’s lead scientists. “Is there a volatile-rich atmosphere around these planets? And are there signs of water or carbon-based species? These planets are fantastic test beds for those explorations.”

The team will present its discovery on June 15, 2022, at the meeting of the American Astronomical Society in Pasadena, California. Team members at MIT include Katharine Hesse, George Ricker, Sara Seager, Avi Shporer, Roland Vanderspek, and Joel Villaseñor, along with collaborators from institutions around the world.

Illustration of NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) at work. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

Data power

The new planetary system was initially identified by NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), an MIT-led mission that is designed to observe the nearest and brightest stars, and detect periodic dips in light that could signal a passing planet.

In October 2021, Kunimoto, a member of MIT’s TESS science team, was monitoring the satellite’s incoming data when she noticed a pair of periodic dips in starlight, or transits, from the star HD 260655.

She ran the detections through the mission’s science inspection pipeline, and the signals were soon classified as two TESS Objects of Interest, or TOIs — objects that are flagged as potential planets. The same signals were also found independently by the Science Processing Operations Center (SPOC), the official TESS planet search pipeline based at NASA Ames. Scientists typically plan to follow up with other telescopes to confirm that the objects are indeed planets.

The process of classifying and subsequently confirming new planets can often take several years. For HD 260655, that process was shortened significantly with the help of archival data.

The Keck observatory domes atop Mauna Kea. Credit: T. Wynne / JPL

Soon after Kunimoto identified the two potential planets around HD 260655, Shporer looked to see whether the star was observed previously by other telescopes. As luck would have it, HD 260655 was listed in a survey of stars taken by the High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), an instrument that operates as part of the Keck Observatory in Hawaii. HIRES had been monitoring the star, along with a host of other stars, since 1998, and the researchers were able to access the survey’s publicly available data.

HD 260655 was also listed as part of another independent survey by CARMENES, an instrument that operates as part of the Calar Alto Observatory in Spain. As these data were private, the team reached out to members of both HIRES and CARMENES with the goal of combining their data power.

“These negotiations are sometimes quite delicate,” Shporer notes. “Luckily, the teams agreed to work together. This human interaction is almost as important in getting the data [as the actual observations]. « 

tirer des planètes

En fin de compte, cet effort collaboratif a rapidement confirmé la présence de deux planètes autour de HD 260655 en environ six mois.

Pour confirmer que les signaux de TESS provenaient bien de deux planètes en orbite, les chercheurs ont examiné les données des HIRES et des CARMENES de l’étoile. Les deux relevés mesurent l’oscillation gravitationnelle d’une étoile, également connue sous le nom de vitesse radiale.

« Chaque planète en orbite autour d’une étoile aura une petite force gravitationnelle sur son étoile », explique Kunimoto. « Ce que nous recherchons, c’est tout léger mouvement de cette étoile qui pourrait indiquer qu’un objet de masse planétaire l’attire. »

À partir des deux ensembles de données d’archives, les chercheurs ont trouvé des signes statistiquement significatifs indiquant que les signaux détectés par TESS étaient bien deux planètes en orbite.

« Alors nous savions que nous avions quelque chose de très excitant », explique Sporer.

L’équipe a ensuite examiné de près les données TESS pour déterminer les caractéristiques des deux planètes, y compris leur période orbitale et leur taille. Ils ont déterminé que la planète intérieure, surnommée HD 260655b, orbite autour de l’étoile tous les 2,8 jours et fait environ 1,2 fois la taille de la Terre. La deuxième exoplanète, HD 260655c, tourne tous les 5,7 jours et est 1,5 fois plus massive que la Terre.

À partir des données de vitesse radiale de HIRES et CARMENES, les chercheurs ont pu calculer la masse des planètes, qui est directement liée à l’amplitude avec laquelle chaque planète traîne sur son étoile. Ils ont découvert que la planète intérieure a une masse deux fois supérieure à celle de la Terre, tandis que la planète extérieure a une masse d’environ trois masses terrestres. À partir de sa taille et de sa masse, l’équipe a estimé la densité de chaque planète. La plus petite planète intérieure est légèrement plus dense que la Terre, tandis que la plus grande planète extérieure est légèrement moins dense. Les deux planètes, selon leurs densités, sont probablement de composition terrestre ou rocheuse.

Les chercheurs ont également estimé, sur la base de leurs orbites courtes, que la surface interne de la planète est un grillage de 710 K (818 degrés).[{ » attribute= » »>Fahrenheit), while the outer planet is around 560 °K (548 °F).

“We consider that range outside the habitable zone, too hot for liquid water to exist on the surface,” Kunimoto says.

“But there might be more planets in the system,” Shporer adds. “There are many multiplanet systems hosting five or six planets, especially around small stars like this one. Hopefully, we will find more, and one might be in the habitable zone. That’s optimistic thinking.”

This research was supported, in part, by NASA, the Max-Planck-Gesellschaft, the Consejo Superior de Investigaciones Científicas, the Ministerio de Economía y Competitividad, and the European Regional Development Fund.