Galerie de projets 2023

Abakus

 Lauréat du prix du meilleur projet
Université de Nova Gorica  Ajdovščina -    Slovénie 16 ans, 17 ans   2 / 2

TOI-560c

Description du projet TOI-560c :

Dans le cadre du projet Hack an Exoplanet, nous avons analysé deux exoplanètes et examiné de plus près l'exoplanète TOI-560c. Les exoplanètes sont des planètes en orbite autour d'autres étoiles en dehors de notre système solaire. Leurs propriétés (taille, masse, orbite) sont mesurées à l'aide de données obtenues par des observations astronomiques. Nous avons analysé les données du satellite CHEOPS (ESA), qui a observé le passage d'une exoplanète sur son étoile hôte, au cours duquel elle a partiellement bloqué la lumière de l'étoile. En utilisant l'outil en ligne allesfitter et notre propre analyse, nous avons trouvé que la planète appartient à la classe des mini-Neptunes et que ses propriétés ne diffèrent pas significativement de la population connue de mini-Neptunes. La planète possède un noyau rocheux. Elle orbite autour de son étoile à une distance relativement faible, et sa température de surface dépasse la limite d'existence de l'eau liquide. La vie telle que nous la connaissons ne peut donc pas exister sur TOI-560c.

Résultats et analyse du TOI-560c

Nous avons commencé notre analyse en accédant à l'outil web allesfitter. L'application fournit des données d'observation du passage. L'application nous a également permis d'ajuster un modèle aux données, nous donnant des valeurs pour certains paramètres de l'exoplanète et de son orbite. Tout d'abord, nous avons ajusté manuellement le rayon de la planète, le rayon de l'étoile et l'heure du point médian du transit afin de deviner le modèle qui correspond le mieux à la courbe de lumière. L'outil a ensuite utilisé un algorithme pour trouver le meilleur modèle pour le transit. La figure 1 montre les données, superposées avec la famille des meilleurs modèles (rouge) et notre estimation initiale (gris). Les histogrammes des valeurs les plus probables pour le rayon de la planète, le rayon de l'étoile et le temps de transit sont montrés dans la figure 2, et les valeurs, y compris les incertitudes, sont données dans le tableau (figure 3). Les valeurs les plus probables sont 2,39 rayons terrestres, 0,65 rayons solaires et 0,44 jours. Le tableau donne également des valeurs pour la période orbitale de la planète (18,8 jours) et la taille du demi-axe de l'ellipse orbitale (0,1242 au), qui ont été mesurées par d'autres moyens.

Nous avons également mesuré différemment les valeurs de certains paramètres. Nous avons calculé le rapport entre la taille de la planète et la taille de l'étoile grâce à l'assombrissement de l'étoile pendant le transit. Connaissant la taille de l'étoile (0,65 rayon solaire), nous avons pu calculer le rayon de la planète (2,46 rayons terrestres). En utilisant la période connue et la troisième loi de Kepler, nous avons calculé le demi-grand axe de l'orbite (0,125 au). Connaissant la taille et la masse de la planète (la masse a été mesurée par la méthode radiale, sa valeur est d'environ 9,7 masses terrestres), nous pouvons calculer la densité moyenne de la planète (3,6 g cm-3).

Nous pouvons également estimer la température de la planète. La température d'équilibre de la planète a été calculée en supposant que l'étoile émet de la lumière comme un corps noir, que la planète absorbe une partie de la lumière et en réfléchit une autre, et qu'elle émet une partie de l'énergie. Nous avons calculé la température pour deux vitesses de rotation différentes de la planète autour de son axe - lente et rapide. Nous avons supposé que la température à la surface de l'étoile est de 4511 K [1]. Pour la réflectivité ou l'albédo, nous avons adopté une valeur de 0,1 (une estimation approximative pour une mini-Neptune). Pour une planète en rotation lente, nous avons donc obtenu une température de 574 K, et pour une planète en rotation rapide, 483 K. Cette dernière valeur est similaire à celle fournie dans le dossier et dans [1]. Notre calcul est simplifié car nous n'avons pas pris en compte la composition et l'atmosphère de la planète. Si l'atmosphère est plus dense, moins d'énergie retournera dans l'espace que si l'atmosphère est plus fine. Nous pouvons le constater en observant Vénus et en comparant sa température et son atmosphère avec les nôtres, celles de la Terre. Nous avons également étudié la distance à laquelle une planète devrait se trouver pour contenir de l'eau liquide. Selon les hypothèses ci-dessus, une planète doit se trouver à une distance au moins cinq fois supérieure à celle qui la sépare actuellement de l'étoile pour avoir de l'eau liquide (et il est plus probable qu'elle doive être encore plus éloignée).

TOI-560c est probablement une planète rocheuse. Elle est relativement proche de l'étoile et sa température de surface est donc trop élevée pour qu'il y ait de l'eau liquide. Il n'y a pas d'autre planète comme celle-ci dans notre système solaire. Elle est quatre fois plus proche d'une étoile que Mercure ne l'est du Soleil. Comme nous le savons, il n'y a pas de mini-Neptune dans notre système solaire, mais on en trouve souvent autour d'autres étoiles.

Enfin, nous avons cherché à comparer TOI-560c à d'autres mini-Neptunes. Nous avons obtenu un échantillon de mini-Neptunes [2], c'est-à-dire des exoplanètes dont le rayon est compris entre 1,7 et 4 rayons terrestres et dont la masse est inférieure à 20 masses terrestres [3]. Les figures 4 et 5 montrent les dépendances entre la période et le rayon et le rayon et la masse pour l'échantillon. TOI-560c est surligné en rouge. Nous avons trouvé que TOI-560c est une Mini-Neptune typique avec un rayon qui s'écarte du rayon moyen des Mini-Neptunes (2.5 rayons terrestres) de seulement 2%. Sa période est également proche de la moyenne mais plus élevée que la médiane car la plupart des Mini-Neptunes trouvées sont plus proches de l'étoile (probablement en raison d'un biais d'observation). Si l'on compare le rayon et la masse, TOI-560c ne se distingue pas non plus.

Nos mesures pourraient être améliorées. En particulier, nous n'avons pas tenu compte des incertitudes. Nous joignons également un fichier de cas de notre analyse de la planète.

[1] http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
[2] http://exoplanet.eu/catalog/
[3] https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1405/1405.7695.pdf

TOI-560c Conclusions

Après avoir effectué nos calculs, nous avons conclu que la planète est très proche de son étoile et que, compte tenu de sa densité, il s'agit très probablement d'une planète rocheuse. Sa température de surface est relativement élevée, ce qui signifie qu'il ne devrait pas y avoir d'eau liquide à sa surface ni de vie telle que nous la connaissons. En comparant TOI-560c à un échantillon de mini-Neptunes connues, nous sommes arrivés à la conclusion que TOI-560c est un représentant typique des mini-Neptunes, car ses valeurs pour la plupart des paramètres sont très proches des moyennes du catalogue. TOI-560c ne ressemble à aucune planète de notre système solaire.

Fiches d'appui :

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