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Combien d'exoplanètes ont été trouvées autour d'étoiles binaires ?

Combien d'exoplanètes ont été trouvées autour d'étoiles binaires ?


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Ce whatif XKCD parle d'exoplanètes circumbinaires et [de l'autre type de]. Combien de telles exoplanètes ont été découvertes ?

J'ai essayé de le rechercher sur exoplanets.org, mais je n'ai pas trouvé de colonne mentionnant si l'étoile est un binaire.


Accédez à la base de données exoplanets.org.

Menu déroulant en haut à gauche - sélectionnez "Étoiles"

Vous obtenez un tableau répertoriant toutes les étoiles connues avec des exoplanètes.

Cliquez sur le gros signe plus en haut à droite du tableau et sélectionnez "Drapeau binaire"

Cela affichera maintenant un drapeau booléen qui indique si l'étoile est connue pour faire partie d'un système binaire (ou multiple).

Dans la fenêtre FILTRE en haut de la page, tapez simplement "BINARY" et le tableau n'affichera que les étoiles binaires.

Il est possible d'exporter le tableau sous forme de fichier csv en utilisant le bouton "exporter" en haut à droite. Compter le nombre de lignes avec le drapeau BINAIRE indique qu'en décembre 2019, il y avait 511 exoplanètes connues autour d'étoiles binaires.


Un article récent suggère qu'il y a peut-être plus de planètes autour d'étoiles binaires que nous n'avons pu détecter en raison de biais d'observation. Cela signifie qu'il y a plus de planètes dans les systèmes binaires que ce que nous avons découvert. De exoplanet.eu

jusqu'à récemment, les enquêtes d'observation, en particulier celles reposant sur la méthode de la vitesse radiale, étaient fortement biaisées contre les binaires

et

dans de nombreux cas, la binarité du système n'était pas connue au moment de la découverte de l'exoplanète et a été établie par des campagnes d'observation ultérieures. Cela signifie qu'il devrait toujours y avoir une population potentiellement importante d'étoiles "uniques" hébergeant des exoplanètes qui sont en fait membres d'un système multiple (encore non détecté).

Cependant, la formation de planètes est entravée et toutes les planètes sont plus susceptibles d'être expulsées du système lorsque la séparation entre les deux étoiles est inférieure à 100 UA. Ainsi, la fraction des systèmes binaires avec des planètes devrait être plus petite que la fraction des étoiles simples avec des planètes.

Un autre article récent aborde la question de la fréquence des planètes dans les systèmes d'étoiles binaires sur la base des données de la deuxième version de Gaia. Autour de binaires proches, il y a très peu de planètes. Cependant, il semble y avoir de nombreuses planètes autour des binaires avec une naine blanche. Ainsi, le nombre de planètes autour des étoiles binaires semble dépendre de la géométrie du système stellaire binaire.


En passant, "l'autre type" de planète dans la bande xkcd est appelé "planète circumstellaire".


Une troisième planète trouvée dans le système stellaire binaire

Une impression d'artiste d'un système stellaire binaire avec trois planètes, le seul système de ce type trouvé à ce jour. Deux des planètes ont été découvertes plus tôt dans les données recueillies par le télescope spatial Kepler. Le troisième était suspecté, mais des données supplémentaires étaient nécessaires pour confirmer sa présence. Image : NASA/JPL-Caltech/T. Pylé

Les astronomes ont découvert une troisième exoplanète en orbite autour d'un système stellaire binaire à 3 340 années-lumière de la Terre, le premier et jusqu'à présent le seul système solaire circumbinaire multiplanétaire découvert à ce jour. C'est également le premier système binaire à être "rempli" avec le nombre maximum de planètes pouvant être maintenues sur des orbites stables par deux de ces étoiles.

Les soleils au cœur du système Kepler-47 orbitent tous les 7,45 jours. L'un est similaire au Soleil tandis que l'autre a environ un tiers de la masse de l'étoile de la Terre. Les trois planètes ont été découvertes par le télescope spatial Kepler, qui a cartographié la subtile atténuation de la lumière des étoiles lorsque les planètes passaient devant leurs soleils hôtes vus de la Terre.

La planète la plus interne, Kepler-47b, mesure 3,1 fois la taille de la Terre et effectue une orbite tous les 49 jours. La planète la plus éloignée, Kepler-47c, est 4,7 fois plus grande que la Terre et met 303 jours pour effectuer un voyage autour du binaire. Le Kepler-47d récemment confirmé est pris en sandwich entre les deux autres et est le plus grand du trio, sept fois plus grand que la Terre, prenant 187 jours pour terminer une orbite.

L'ensemble du système solaire binaire s'intégrerait dans l'orbite de la Terre autour du Soleil.

"Nous avons vu un indice d'une troisième planète en 2012, mais avec un seul transit, nous avions besoin de plus de données pour être sûr", Jerome Orosz, astronome à l'Université d'État de San Diego et auteur principal d'un article détaillant la découverte. “Avec un transit supplémentaire, la période orbitale de la planète a pu être déterminée, et nous avons ensuite pu découvrir d'autres transits qui étaient cachés dans le bruit des données antérieures.”

Nader Haghighipour, astronome à l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï, a déclaré que la découverte de Kepler-47d a confirmé deux prédictions : que les planètes peuvent se former autour d'étoiles binaires de la même manière que autour d'un seul soleil et que de tels systèmes peuvent supporter le nombre maximal de planètes sur des orbites dynamiquement admissibles.

Neuf systèmes circumplanétaires en transit ont été découverts à ce jour, mais Kepler-47 est le seul à héberger plus d'une planète.


Les chercheurs identifient cinq systèmes à double étoile potentiellement adaptés à la vie

Crédit : CC0 Domaine public

Il y a près d'un demi-siècle, les créateurs de Star Wars ont imaginé une planète vitale, Tatooine, en orbite autour d'une paire d'étoiles. Aujourd'hui, 44 ans plus tard, les scientifiques ont trouvé de nouvelles preuves que cinq systèmes connus avec plusieurs étoiles, Kepler-34, -35, -38, -64 et -413, sont des candidats possibles pour soutenir la vie. Un nouveau cadre mathématique a permis aux chercheurs de l'Université de New York d'Abu Dhabi et de l'Université de Washington de montrer que ces systèmes—entre 2764 et 5933 années-lumière de la Terre, dans les constellations de la Lyre et du Cygne—supportent une "zone habitable" permanente, une région autour d'étoiles dans lesquelles de l'eau liquide pourrait persister à la surface de toute planète semblable à la Terre non encore découverte. Parmi ces systèmes, Kepler-64 est connu pour avoir au moins quatre étoiles en orbite autour de son centre, tandis que les autres ont deux étoiles. Tous sont connus pour avoir au moins une planète géante de la taille de Neptune ou plus. Cette étude, publiée dans Frontières de l'astronomie et des sciences spatiales, est la preuve de principe que la présence de planètes géantes dans des systèmes binaires n'exclut pas l'existence de mondes potentiellement porteurs de vie.

"La vie est de loin la plus susceptible d'évoluer sur des planètes situées dans la zone habitable de leur système, tout comme la Terre. Ici, nous cherchons à savoir si une zone habitable existe dans neuf systèmes connus avec deux étoiles ou plus en orbite autour de planètes géantes. Nous montrons pour la première fois que Kepler-34, -35, -64, -413 et en particulier Kepler-38 conviennent pour héberger des mondes semblables à la Terre avec des océans », explique l'auteur correspondant, le Dr Nikolaos Georgakarakos, chercheur associé à la Division des sciences de l'Université de New York Abu Dabi.

Le consensus scientifique est que la majorité des étoiles hébergent des planètes. Depuis 1992, des exoplanètes ont été découvertes à un rythme accéléré : 4375 ont été confirmées à ce jour, dont 2662 ont été détectées pour la première fois par le télescope spatial Kepler de la NASA lors de sa mission 2009-2018 d'étude de la Voie lactée. D'autres exoplanètes ont été découvertes par le télescope TESS de la NASA et des missions d'autres agences, tandis que l'Agence spatiale européenne doit lancer son vaisseau spatial PLATO pour rechercher des exoplanètes d'ici 2026.

Douze des exoplanètes découvertes par Kepler sont "circumbinaires", c'est-à-dire en orbite autour d'une paire d'étoiles proches. Les systèmes binaires sont courants, on estime qu'ils représentent entre la moitié et les trois quarts de tous les systèmes stellaires. Jusqu'à présent, seules des exoplanètes géantes ont été découvertes dans des systèmes binaires, mais il est probable que de plus petites planètes et lunes semblables à la Terre aient tout simplement échappé à la détection. Les interactions gravitationnelles au sein des systèmes multi-étoiles, en particulier s'ils contiennent d'autres grands corps tels que des planètes géantes, devraient rendre les conditions plus hostiles à l'origine et à la survie de la vie : par exemple, les planètes pourraient s'écraser sur les étoiles ou s'échapper de l'orbite, tandis que les exoplanètes semblables à la Terre qui survivent développeront des orbites elliptiques, connaissant de forts changements cycliques dans l'intensité et le spectre du rayonnement.

"Nous savons depuis un certain temps que les systèmes stellaires binaires sans planètes géantes ont le potentiel d'abriter des mondes habitables. Ce que nous avons montré ici, c'est que dans une grande partie de ces systèmes, les planètes semblables à la Terre peuvent rester habitables même en présence de géants. planètes », explique le co-auteur, le professeur Ian Dobbs-Dixon, également de l'Université de New York à Abu Dhabi.

Georgakarakos et al. ici, s'appuient sur des recherches antérieures pour prédire l'existence, l'emplacement et l'étendue de la zone habitable permanente dans les systèmes binaires avec des planètes géantes. Ils dérivent d'abord des équations qui prennent en compte la classe, la masse, la luminosité et la distribution spectrale de l'énergie des étoiles l'effet gravitationnel supplémentaire de la planète géante l'excentricité (c'est-à-dire le degré d'ellipticité de l'orbite), le demi-grand axe et la période de l'orbite hypothétique d'une planète semblable à la Terre, la dynamique de l'intensité et du spectre du rayonnement stellaire qui tombe sur son atmosphère et son « inertie climatique », c'est-à-dire la vitesse à laquelle l'atmosphère réagit aux changements d'irradiation. Ils examinent ensuite neuf systèmes d'étoiles binaires connus avec des planètes géantes, tous découverts par le télescope Kepler, pour déterminer si des zones habitables y existent et sont "suffisamment silencieuses" pour abriter des mondes potentiellement porteurs de vie.

Les auteurs montrent pour la première fois que des Zones Habitables permanentes existent à Kepler-34, -35, -38, -64 et -413. Ces zones ont une largeur comprise entre 0,4 et 1,5 unités astronomiques (au) et commencent à des distances comprises entre 0,6 et 2 au du centre de masse des étoiles binaires.

"En revanche, l'étendue des zones habitables dans deux autres systèmes binaires, Kepler-453 et -1661, est environ la moitié de la taille attendue, car les planètes géantes de ces systèmes déstabiliseraient les orbites de mondes habitables supplémentaires. Pour la même raison, Kepler -16 et -1647 ne peuvent pas du tout héberger de planètes habitables supplémentaires. Bien sûr, il est possible que la vie existe en dehors de la zone habitable ou sur des lunes en orbite autour des planètes géantes elles-mêmes, mais cela peut être un bien immobilier moins souhaitable pour nous ", dit co-auteur Dr. Siegfried Eggl à l'Université de Washington.

"Notre meilleur candidat pour héberger un monde potentiellement habitable est le système binaire Kepler-38, à environ 3970 années-lumière de la Terre, et connu pour contenir une planète de la taille de Neptune", explique Georgakarakos.

"Notre étude confirme que même les systèmes d'étoiles binaires avec des planètes géantes sont des cibles privilégiées dans la recherche de la Terre 2.0. Attention Tatooine, nous arrivons!"


Remerciements

L.K. reconnaît le soutien du Carl Sagan Institute de Cornell et de la Breakthrough Initiative. J.K.F. reconnaît le soutien de la Fondation Heising Simons et de la Research Corporation for Science Advancement (prix 2019-1488). Ce travail a utilisé les données de la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne (ESA), traitées par le Consortium de traitement et d'analyse de données Gaia DPAC20 (https://www.cosmos.esa.int/gaia, https://www.cosmos .esa.int/web/gaia/dpac/consortium). Le financement de la DPAC a été fourni par les institutions nationales, en particulier les institutions participant à l'Accord multilatéral Gaia. Cette recherche a également utilisé le système de données astrophysiques de la NASA et les bases de données VizieR et SIMBAD exploitées au CDS, Strasbourg, France.


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Mais il y a un moyen de contourner cela. Au fil du temps, les rayons lumineux s'estompent, mais si vous prenez beaucoup d'expositions extrêmement rapides, vous figez ce mouvement. C'est comme prendre une vidéo au ralenti. Au lieu d'un gros disque, vous obtenez un tas d'images presque parfaites de l'étoile qui sautent d'une image à l'autre, mais chaque image est une belle prise de vue extrêmement haute résolution de l'étoile.

À partir de ces images haute résolution, Horch et ses collègues ont pu détecter directement un grand nombre de systèmes d'exoplanètes à deux étoiles. Malheureusement, toutes les images n'étaient pas suffisamment claires pour tirer une conclusion définitive dans tous les cas. L'équipe a donc effectué des simulations pour estimer ce qui leur manquait. Au total, ils pensent que 40 à 50 % des étoiles avec des exoplanètes sont des systèmes binaires.

Alors que certaines exoplanètes orbitent autour de binaires proches, à la Tatooine, toutes ces exoplanètes ne sont pas en orbite autour des deux étoiles simultanément. Beaucoup sont en orbite autour d'une seule étoile qui a également une deuxième étoile en orbite, souvent très éloignée. Dans ce cas, le ciel de l'exoplanète ne serait pas baigné par la lumière de deux soleils relativement égaux, mais aurait plutôt un soleil dominant et un autre plus faible, presque comme une étoile très proche.

L'article a été accepté pour publication dans l'Astrophysical Journal, mais étant donné le large éventail d'estimations du nombre de systèmes d'étoiles binaires dans la Voie lactée, je serai curieux de voir comment cette dernière découverte tient.


Contenu

AIU Modifier

La définition officielle du terme planète utilisé par l'Union astronomique internationale (UAI) ne couvre que le système solaire et ne s'applique donc pas aux exoplanètes. [21] [22] Le groupe de travail de l'IAU sur les planètes extrasolaires a publié une déclaration de position contenant une définition de travail de "planète" en 2001 et qui a été modifiée en 2003. [23] Un exoplanète a été défini par les critères suivants :

  • Les objets avec des masses réelles inférieures à la masse limite pour la fusion thermonucléaire du deutérium (actuellement calculées à 13 masses de Jupiter pour les objets de métallicité solaire) qui orbitent autour d'étoiles ou de restes stellaires sont des "planètes" (peu importe comment elles se sont formées). La masse/taille minimale requise pour qu'un objet extrasolaire soit considéré comme une planète devrait être la même que celle utilisée dans le système solaire.
  • Les objets substellaires avec des masses réelles supérieures à la masse limite pour la fusion thermonucléaire du deutérium sont des "naines brunes", peu importe comment elles se sont formées ou où elles se trouvent.
  • Les objets flottant librement dans les amas d'étoiles jeunes avec des masses inférieures à la masse limite pour la fusion thermonucléaire du deutérium ne sont pas des « planètes », mais sont des « naines sous-brunes » (ou tout autre nom le plus approprié).

Cette définition de travail a été modifiée par la Commission F2 de l'IAU : Exoplanets and the Solar System en août 2018. [24] La définition de travail officielle d'un exoplanète est désormais le suivant :

  • Objets dont la masse réelle est inférieure à la masse limite pour la fusion thermonucléaire du deutérium (actuellement calculée comme étant de 13 masses de Jupiter pour les objets de métallicité solaire) qui orbitent autour d'étoiles, de naines brunes ou de restes stellaires et qui ont un rapport de masse avec l'objet central en dessous du L4/ Instabilité L5 (H/Mcentral < 2/(25+ √ 621) sont des "planètes" (peu importe comment elles se sont formées).
  • La masse/taille minimale requise pour qu'un objet extrasolaire soit considéré comme une planète devrait être la même que celle utilisée dans notre système solaire.

L'AIU a noté que cette définition pourrait évoluer à mesure que les connaissances s'améliorent.

Alternatives Modifier

La définition de travail de l'AIU n'est pas toujours utilisée. Une autre suggestion est que les planètes devraient être distinguées des naines brunes sur la base de leur formation. Il est largement admis que les planètes géantes se forment par accrétion de noyau, ce qui peut parfois produire des planètes avec des masses supérieures au seuil de fusion de deutérium [25] [26] [13] des planètes massives de ce type ont peut-être déjà été observées. [27] Les naines brunes se forment comme des étoiles à partir de l'effondrement gravitationnel direct de nuages ​​de gaz et ce mécanisme de formation produit également des objets qui se situent en dessous du 13 M Jup limite et peut être aussi bas que 1 M Jup. [28] Les objets de cette gamme de masse qui orbitent autour de leurs étoiles avec de larges séparations de centaines ou de milliers d'UA et ont de grands rapports de masse étoile/objet probablement formés comme des naines brunes, leurs atmosphères auraient probablement une composition plus similaire à celle de leur étoile hôte que l'accrétion. planètes formées qui contiendraient des abondances accrues d'éléments plus lourds. La plupart des planètes directement imagées en avril 2014 sont massives et ont de larges orbites, elles représentent donc probablement la fin de faible masse de la formation des naines brunes. [29] Une étude suggère que les objets au-dessus de 10 M Jup formées par l'instabilité gravitationnelle et ne doivent pas être considérées comme des planètes. [30]

De plus, la coupure de masse de 13 Jupiter n'a pas de signification physique précise. La fusion de deutérium peut se produire dans certains objets dont la masse est inférieure à ce seuil. [13] La quantité de deutérium fondu dépend dans une certaine mesure de la composition de l'objet. [31] À partir de 2011, l'Encyclopédie des planètes extrasolaires incluait des objets jusqu'à 25 masses de Jupiter, en disant : « Le fait qu'il n'y a pas de particularité autour de 13 M Jup dans le spectre de masse observé renforce le choix d'oublier cette limite de masse". [32] En 2016, cette limite a été augmentée à 60 masses de Jupiter [33] sur la base d'une étude des relations masse-densité. [34] L'Exoplanet Data Explorer comprend objets jusqu'à 24 masses de Jupiter avec l'avis : « La distinction de 13 masses de Jupiter par le groupe de travail de l'IAU n'est physiquement pas motivée pour les planètes avec des noyaux rocheux, et problématique d'observation en raison de l'ambiguïté sin i. » [35] Les archives des exoplanètes de la NASA incluent objets avec une masse (ou masse minimale) égale ou inférieure à la masse de Jupiter 30. [36] Un autre critère pour séparer les planètes et les naines brunes, plutôt que la fusion de deutérium, le processus de formation ou l'emplacement, est de savoir si la pression centrale est dominée par la pression coulombienne ou pression de dégénérescence des électrons avec la ligne de démarcation à environ 5 masses de Jupiter [37] [38]

La convention de désignation des exoplanètes est une extension du système utilisé pour désigner les systèmes à étoiles multiples tel qu'adopté par l'Union astronomique internationale (UAI). Pour les exoplanètes en orbite autour d'une seule étoile, la désignation IAU est formée en prenant le nom désigné ou propre de son étoile mère, et en ajoutant une lettre minuscule. [40] Les lettres sont données dans l'ordre de la découverte de chaque planète autour de l'étoile mère, de sorte que la première planète découverte dans un système est désignée « b » (l'étoile mère est considérée comme « a ») et les planètes suivantes reçoivent les lettres suivantes . Si plusieurs planètes du même système sont découvertes en même temps, la plus proche de l'étoile obtient la lettre suivante, suivie des autres planètes par ordre de taille orbitale. Une norme provisoire sanctionnée par l'IAU existe pour permettre la désignation de planètes circumbinaires. Un nombre limité d'exoplanètes ont des noms propres sanctionnés par l'IAU. D'autres systèmes de nommage existent.

Pendant des siècles, les scientifiques, les philosophes et les écrivains de science-fiction ont soupçonné l'existence de planètes extrasolaires, mais il n'y avait aucun moyen de savoir si elles existaient, à quel point elles étaient communes ou à quel point elles pourraient être similaires aux planètes du système solaire. Diverses affirmations de détection faites au XIXe siècle ont été rejetées par les astronomes.

La première preuve d'une exoplanète possible, en orbite autour de Van Maanen 2, a été notée en 1917, mais n'a pas été reconnue comme telle. L'astronome Walter Sydney Adams, qui devint plus tard directeur de l'observatoire du mont Wilson, a produit un spectre de l'étoile à l'aide du télescope de 60 pouces du mont Wilson. Il a interprété le spectre comme étant celui d'une étoile de la séquence principale de type F, mais on pense maintenant qu'un tel spectre pourrait être causé par le résidu d'une exoplanète proche qui avait été pulvérisée en poussière par la gravité de l'étoile, le résultat poussière tombant ensuite sur l'étoile. [4]

La première détection scientifique suspectée d'une exoplanète a eu lieu en 1988. Peu de temps après, la première confirmation de détection est venue en 1992, avec la découverte de plusieurs planètes de masse terrestre en orbite autour du pulsar PSR B1257+12. [41] La première confirmation d'une exoplanète en orbite autour d'une étoile de la séquence principale a été faite en 1995, lorsqu'une planète géante a été trouvée sur une orbite de quatre jours autour de l'étoile voisine 51 Pegasi. Certaines exoplanètes ont été imagées directement par des télescopes, mais la grande majorité ont été détectées par des méthodes indirectes, telles que la méthode du transit et la méthode de la vitesse radiale. En février 2018, des chercheurs utilisant l'observatoire à rayons X Chandra, combiné à une technique de détection de planètes appelée microlentille, ont trouvé des preuves de planètes dans une galaxie lointaine, déclarant que « Certaines de ces exoplanètes sont aussi (relativement) petites que la lune, tandis que d'autres sont aussi massive que Jupiter. Contrairement à la Terre, la plupart des exoplanètes ne sont pas étroitement liées aux étoiles, elles errent donc dans l'espace ou orbitent vaguement entre les étoiles. Nous pouvons estimer que le nombre de planètes dans cette galaxie [lointaine] est supérieur à un billion.[42]

Premières spéculations Modifier

Cet espace, nous le déclarons infini. En elle se trouvent une infinité de mondes du même genre que le nôtre.

Au XVIe siècle, le philosophe italien Giordano Bruno, un des premiers partisans de la théorie copernicienne selon laquelle la Terre et d'autres planètes tournent autour du Soleil (héliocentrisme), a avancé l'idée que les étoiles fixes sont similaires au Soleil et sont également accompagnées de planètes.

Au XVIIIe siècle, la même possibilité a été évoquée par Isaac Newton dans le « General Scholium » qui conclut son Principia. Faisant une comparaison avec les planètes du Soleil, il écrivit « Et si les étoiles fixes sont les centres de systèmes similaires, elles seront toutes construites selon une conception similaire et soumises à la domination de Une." [44]

En 1952, plus de 40 ans avant la découverte du premier Jupiter chaud, Otto Struve a écrit qu'il n'y a aucune raison impérieuse pour laquelle les planètes ne pourraient pas être beaucoup plus proches de leur étoile mère que ce n'est le cas dans le système solaire, et a proposé que la spectroscopie Doppler et la méthode de transit pourrait détecter des super-Jupiters sur des orbites courtes. [45]

Revendications discréditées Modifier

Des allégations de détections d'exoplanètes ont été faites depuis le XIXe siècle. Certains des premiers concernent l'étoile binaire 70 Ophiuchi. En 1855, William Stephen Jacob, de l'observatoire de Madras de la Compagnie des Indes orientales, rapporta que des anomalies orbitales rendaient « hautement probable » qu'il y avait un « corps planétaire » dans ce système. [46] Dans les années 1890, Thomas J. J. See de l'Université de Chicago et de l'Observatoire naval des États-Unis a déclaré que les anomalies orbitales prouvaient l'existence d'un corps sombre dans le système 70 Ophiuchi avec une période de 36 ans autour d'une des étoiles. [47] Cependant, Forest Ray Moulton a publié un article prouvant qu'un système à trois corps avec ces paramètres orbitaux serait très instable. [48] ​​Au cours des années 1950 et 1960, Peter van de Kamp du Swarthmore College a fait une autre série importante de déclarations de détection, cette fois pour les planètes en orbite autour de l'étoile de Barnard. [49] Les astronomes considèrent maintenant généralement tous les premiers rapports de détection comme erronés. [50]

En 1991, Andrew Lyne, M. Bailes et S. L. Shemar ont affirmé avoir découvert une planète pulsar en orbite autour de PSR 1829-10, en utilisant des variations de synchronisation de pulsar. [51] La réclamation a brièvement reçu une attention intense, mais Lyne et son équipe l'ont rapidement rétractée. [52]

Découvertes confirmées Modifier

Au 22 juin 2021, un total de 4 768 exoplanètes confirmées étaient répertoriées dans l'Encyclopédie des planètes extrasolaires, dont quelques-unes confirmaient des affirmations controversées de la fin des années 1980. [5] La première découverte publiée à recevoir une confirmation ultérieure a été faite en 1988 par les astronomes canadiens Bruce Campbell, G. A. H. Walker et Stephenson Yang de l'Université de Victoria et de l'Université de la Colombie-Britannique. [53] Bien qu'ils aient été prudents quant à la revendication d'une détection planétaire, leurs observations de vitesse radiale ont suggéré qu'une planète orbite autour de l'étoile Gamma Cephei. En partie parce que les observations étaient à la limite des capacités instrumentales à l'époque, les astronomes sont restés sceptiques pendant plusieurs années à propos de cette observation et d'autres observations similaires. On pensait que certaines des planètes apparentes auraient pu être des naines brunes, des objets de masse intermédiaire entre les planètes et les étoiles. En 1990, des observations supplémentaires ont été publiées qui ont soutenu l'existence de la planète en orbite autour de Gamma Cephei, [54] mais des travaux ultérieurs en 1992 ont de nouveau soulevé de sérieux doutes. [55] Enfin, en 2003, des techniques améliorées ont permis de confirmer l'existence de la planète. [56]

Le 9 janvier 1992, les radioastronomes Aleksander Wolszczan et Dale Frail ont annoncé la découverte de deux planètes en orbite autour du pulsar PSR 1257+12. [41] Cette découverte a été confirmée et est généralement considérée comme la première détection définitive d'exoplanètes. Des observations de suivi ont solidifié ces résultats, et la confirmation d'une troisième planète en 1994 a relancé le sujet dans la presse populaire. [57] On pense que ces planètes pulsar se sont formées à partir des restes inhabituels de la supernova qui a produit le pulsar, lors d'un deuxième cycle de formation de planètes, ou bien pour être les noyaux rocheux restants des géantes gazeuses qui ont en quelque sorte survécu à la supernova et se sont ensuite désintégrés dans leurs orbites actuelles.

Le 6 octobre 1995, Michel Mayor et Didier Queloz de l'Université de Genève ont annoncé la première détection définitive d'une exoplanète en orbite autour d'une étoile de la séquence principale, proche de l'étoile de type G 51 Pegasi. [58] [59] Cette découverte, réalisée à l'Observatoire de Haute-Provence, a inauguré l'ère moderne des découvertes exoplanétaires, et a été récompensée par une part du prix Nobel de physique 2019. Les progrès technologiques, notamment en spectroscopie haute résolution, ont conduit à la détection rapide de nombreuses nouvelles exoplanètes : les astronomes ont pu détecter les exoplanètes indirectement en mesurant leur influence gravitationnelle sur le mouvement de leurs étoiles hôtes. D'autres planètes extrasolaires ont ensuite été détectées en observant la variation de la luminosité apparente d'une étoile alors qu'une planète en orbite transitait devant elle.

Initialement, les exoplanètes les plus connues étaient des planètes massives qui orbitaient très près de leurs étoiles mères. Les astronomes ont été surpris par ces « Jupiters chauds », car les théories de la formation planétaire avaient indiqué que les planètes géantes ne devraient se former qu'à de grandes distances des étoiles. Mais finalement, d'autres planètes d'autres sortes ont été trouvées, et il est maintenant clair que les Jupiters chauds constituent la minorité des exoplanètes. En 1999, Upsilon Andromède est devenue la première étoile de la séquence principale connue pour avoir plusieurs planètes. [60] Kepler-16 contient la première planète découverte qui orbite autour d'un système stellaire binaire à séquence principale. [61]

Le 26 février 2014, la NASA a annoncé la découverte de 715 exoplanètes nouvellement vérifiées autour de 305 étoiles par le Kepler Télescope spatial. Ces exoplanètes ont été vérifiées à l'aide d'une technique statistique appelée « vérification par multiplicité ». [62] [63] [64] Avant ces résultats, la plupart des planètes confirmées étaient des géantes gazeuses comparables en taille à Jupiter ou plus grandes parce qu'elles sont plus facilement détectées, mais le Kepler les planètes sont pour la plupart entre la taille de Neptune et la taille de la Terre. [62]

Le 23 juillet 2015, la NASA a annoncé Kepler-452b, une planète de la taille de la Terre en orbite autour de la zone habitable d'une étoile de type G2. [65]

Le 6 septembre 2018, la NASA a découvert une exoplanète à environ 145 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge. [66] Cette exoplanète, Wolf 503b, est deux fois la taille de la Terre et a été découverte en orbite autour d'un type d'étoile connu sous le nom de " nain orange ". Wolf 503b effectue une orbite en aussi peu que six jours car il est très proche de l'étoile. Wolf 503b est la seule exoplanète aussi grande que l'on puisse trouver près de la faille Fulton. L'écart de Fulton, remarqué pour la première fois en 2017, est l'observation qu'il est inhabituel de trouver des planètes dans une certaine plage de masse. [66] Dans le cadre des études du trou de Fulton, cela ouvre un nouveau champ pour les astronomes, qui étudient toujours si les planètes trouvées dans le trou de Fulton sont gazeuses ou rocheuses. [66]

En janvier 2020, les scientifiques ont annoncé la découverte de TOI 700 d, la première planète de la taille de la Terre dans la zone habitable détectée par TESS. [67]

Découvertes de candidats Modifier

Depuis janvier 2020, la NASA Kepler et les missions TESS avaient identifié 4374 candidats planétaires encore à confirmer, [68] plusieurs d'entre eux étant presque de la taille de la Terre et situés dans la zone habitable, certains autour d'étoiles semblables au Soleil. [69] [70] [71]

En septembre 2020, les astronomes ont signalé pour la première fois des preuves d'une planète extragalactique, M51-ULS-1b, détectée en éclipsant une source de rayons X brillante (XRS), dans la galaxie Whirlpool (M51a). [74] [75]

Toujours en septembre 2020, des astronomes utilisant des techniques de microlentille ont signalé pour la première fois la détection d'une planète voyou de masse terrestre illimitée par aucune étoile et flottant librement dans la galaxie de la Voie lactée. [76] [77]

Environ 97% de toutes les exoplanètes confirmées ont été découvertes par des techniques indirectes de détection, principalement par des mesures de vitesse radiale et des techniques de surveillance du transit. [79] Récemment, les techniques d'optique singulière ont été appliquées à la recherche d'exoplanètes. [80]

Les planètes peuvent se former quelques à plusieurs dizaines (ou plus) de millions d'années après la formation de leur étoile. [81] [82] [83] [84] [85] Les planètes du système solaire ne peuvent être observées que dans leur état actuel, mais les observations de différents systèmes planétaires d'âges variables nous permettent d'observer des planètes à différents stades d'évolution. Les observations disponibles vont des jeunes disques proto-planétaires où les planètes se forment encore [86] aux systèmes planétaires de plus de 10 Gyr. [87] Lorsque les planètes se forment dans un disque protoplanétaire gazeux, [88] elles accumulent des enveloppes d'hydrogène/hélium. [89] [90] Ces enveloppes se refroidissent et se contractent avec le temps et, selon la masse de la planète, une partie ou la totalité de l'hydrogène/hélium est finalement perdue dans l'espace. [88] Cela signifie que même les planètes terrestres peuvent commencer avec de grands rayons si elles se forment assez tôt. [91] [92] [93] Un exemple est Kepler-51b qui a seulement environ deux fois la masse de la Terre mais est presque la taille de Saturne qui est cent fois la masse de la Terre. Kepler-51b est assez jeune à quelques centaines de millions d'années. [94]

Il y a en moyenne au moins une planète par étoile. [7] Environ 1 étoile semblable au Soleil sur 5 [a] a une planète "de la taille de la Terre" [b] dans la zone habitable. [96]

La plupart des exoplanètes connues orbitent autour d'étoiles à peu près similaires au Soleil, c'est-à-dire des étoiles de la séquence principale des catégories spectrales F, G ou K. Les étoiles de masse inférieure (naines rouges, de catégorie spectrale M) sont moins susceptibles d'avoir des planètes suffisamment massives pour être détectées par la méthode de la vitesse radiale. [97] [98] Malgré cela, plusieurs dizaines de planètes autour des naines rouges ont été découvertes par le Kepler vaisseau spatial, qui utilise la méthode du transit pour détecter les planètes plus petites.

En utilisant les données de Kepler, une corrélation a été trouvée entre la métallicité d'une étoile et la probabilité que l'étoile héberge une planète géante, similaire à la taille de Jupiter. Les étoiles avec une métallicité plus élevée sont plus susceptibles d'avoir des planètes, en particulier des planètes géantes, que les étoiles avec une métallicité plus faible. [99]

Certaines planètes orbitent autour d'un membre d'un système d'étoiles binaires [100] et plusieurs planètes circumbinaires ont été découvertes qui orbitent autour des deux membres d'étoiles binaires. Quelques planètes dans les systèmes d'étoiles triples sont connues [101] et une dans le système quadruple Kepler-64.

Couleur et luminosité Modifier

En 2013, la couleur d'une exoplanète a été déterminée pour la première fois. Les mesures d'albédo les mieux adaptées de HD 189733b suggèrent qu'il est d'un bleu foncé profond. [102] [103] Plus tard cette même année, les couleurs de plusieurs autres exoplanètes ont été déterminées, y compris GJ 504 b qui a visuellement une couleur magenta, [104] et Kappa Andromedae b, qui si vu de près apparaîtrait de couleur rougeâtre. [105] On s'attend à ce que les planètes d'hélium soient d'apparence blanche ou grise. [106]

The apparent brightness (apparent magnitude) of a planet depends on how far away the observer is, how reflective the planet is (albedo), and how much light the planet receives from its star, which depends on how far the planet is from the star and how bright the star is. So, a planet with a low albedo that is close to its star can appear brighter than a planet with high albedo that is far from the star. [107]

The darkest known planet in terms of geometric albedo is TrES-2b, a hot Jupiter that reflects less than 1% of the light from its star, making it less reflective than coal or black acrylic paint. Hot Jupiters are expected to be quite dark due to sodium and potassium in their atmospheres but it is not known why TrES-2b is so dark—it could be due to an unknown chemical compound. [108] [109] [110]

For gas giants, geometric albedo generally decreases with increasing metallicity or atmospheric temperature unless there are clouds to modify this effect. Increased cloud-column depth increases the albedo at optical wavelengths, but decreases it at some infrared wavelengths. Optical albedo increases with age, because older planets have higher cloud-column depths. Optical albedo decreases with increasing mass, because higher-mass giant planets have higher surface gravities, which produces lower cloud-column depths. Also, elliptical orbits can cause major fluctuations in atmospheric composition, which can have a significant effect. [111]

There is more thermal emission than reflection at some near-infrared wavelengths for massive and/or young gas giants. So, although optical brightness is fully phase-dependent, this is not always the case in the near infrared. [111]

Temperatures of gas giants reduce over time and with distance from their star. Lowering the temperature increases optical albedo even without clouds. At a sufficiently low temperature, water clouds form, which further increase optical albedo. At even lower temperatures ammonia clouds form, resulting in the highest albedos at most optical and near-infrared wavelengths. [111]

Magnetic field Edit

In 2014, a magnetic field around HD 209458 b was inferred from the way hydrogen was evaporating from the planet. It is the first (indirect) detection of a magnetic field on an exoplanet. The magnetic field is estimated to be about one tenth as strong as Jupiter's. [112] [113]

Exoplanets magnetic fields may be detectable by their auroral radio emissions with sensitive enough radio telescopes such as LOFAR. [114] [115] The radio emissions could enable determination of the rotation rate of the interior of an exoplanet, and may yield a more accurate way to measure exoplanet rotation than by examining the motion of clouds. [116]

Earth's magnetic field results from its flowing liquid metallic core, but in massive super-Earths with high pressure, different compounds may form which do not match those created under terrestrial conditions. Compounds may form with greater viscosities and high melting temperatures which could prevent the interiors from separating into different layers and so result in undifferentiated coreless mantles. Forms of magnesium oxide such as MgSi3O12 could be a liquid metal at the pressures and temperatures found in super-Earths and could generate a magnetic field in the mantles of super-Earths. [117] [118]

Hot Jupiters have been observed to have a larger radius than expected. This could be caused by the interaction between the stellar wind and the planet's magnetosphere creating an electric current through the planet that heats it up causing it to expand. The more magnetically active a star is the greater the stellar wind and the larger the electric current leading to more heating and expansion of the planet. This theory matches the observation that stellar activity is correlated with inflated planetary radii. [119]

In August 2018, scientists announced the transformation of gaseous deuterium into a liquid metallic form. This may help researchers better understand giant gas planets, such as Jupiter, Saturn and related exoplanets, since such planets are thought to contain a lot of liquid metallic hydrogen, which may be responsible for their observed powerful magnetic fields. [120] [121]

Although scientists previously announced that the magnetic fields of close-in exoplanets may cause increased stellar flares and starspots on their host stars, in 2019 this claim was demonstrated to be false in the HD 189733 system. The failure to detect "star-planet interactions" in the well-studied HD 189733 system calls other related claims of the effect into question. [122]

In 2019 the strength of the surface magnetic fields of 4 hot Jupiters were estimated and ranged between 20 and 120 gauss compared to Jupiter's surface magnetic field of 4.3 gauss. [123] [124]

Plate tectonics Edit

In 2007, two independent teams of researchers came to opposing conclusions about the likelihood of plate tectonics on larger super-Earths [125] [126] with one team saying that plate tectonics would be episodic or stagnant [127] and the other team saying that plate tectonics is very likely on super-Earths even if the planet is dry. [128]

If super-Earths have more than 80 times as much water as Earth then they become ocean planets with all land completely submerged. However, if there is less water than this limit, then the deep water cycle will move enough water between the oceans and mantle to allow continents to exist. [129] [130]

Volcanism Edit

Large surface temperature variations on 55 Cancri e have been attributed to possible volcanic activity releasing large clouds of dust which blanket the planet and block thermal emissions. [131] [132]

Rings Edit

The star 1SWASP J140747.93-394542.6 is orbited by an object that is circled by a ring system much larger than Saturn's rings. However, the mass of the object is not known it could be a brown dwarf or low-mass star instead of a planet. [133] [134]

The brightness of optical images of Fomalhaut b could be due to starlight reflecting off a circumplanetary ring system with a radius between 20 and 40 times that of Jupiter's radius, about the size of the orbits of the Galilean moons. [135]

The rings of the Solar System's gas giants are aligned with their planet's equator. However, for exoplanets that orbit close to their star, tidal forces from the star would lead to the outermost rings of a planet being aligned with the planet's orbital plane around the star. A planet's innermost rings would still be aligned with the planet's equator so that if the planet has a tilted rotational axis, then the different alignments between the inner and outer rings would create a warped ring system. [136]

Moons Edit

In December 2013 a candidate exomoon of a rogue planet was announced. [137] On 3 October 2018, evidence suggesting a large exomoon orbiting Kepler-1625b was reported. [138]

Atmospheres Edit

Atmospheres have been detected around several exoplanets. The first to be observed was HD 209458 b in 2001. [140]

In May 2017, glints of light from Earth, seen as twinkling from an orbiting satellite a million miles away, were found to be reflected light from ice crystals in the atmosphere. [141] [142] The technology used to determine this may be useful in studying the atmospheres of distant worlds, including those of exoplanets.

Comet-like tails Edit

KIC 12557548 b is a small rocky planet, very close to its star, that is evaporating and leaving a trailing tail of cloud and dust like a comet. [143] The dust could be ash erupting from volcanos and escaping due to the small planet's low surface-gravity, or it could be from metals that are vaporized by the high temperatures of being so close to the star with the metal vapor then condensing into dust. [144]

In June 2015, scientists reported that the atmosphere of GJ 436 b was evaporating, resulting in a giant cloud around the planet and, due to radiation from the host star, a long trailing tail 14 million km (9 million mi) long. [145]

Insolation pattern Edit

Tidally locked planets in a 1:1 spin-orbit resonance would have their star always shining directly overhead on one spot which would be hot with the opposite hemisphere receiving no light and being freezing cold. Such a planet could resemble an eyeball with the hotspot being the pupil. [146] Planets with an eccentric orbit could be locked in other resonances. 3:2 and 5:2 resonances would result in a double-eyeball pattern with hotspots in both eastern and western hemispheres. [147] Planets with both an eccentric orbit and a tilted axis of rotation would have more complicated insolation patterns. [148]

Habitability Edit

As more planets are discovered, the field of exoplanetology continues to grow into a deeper study of extrasolar worlds, and will ultimately tackle the prospect of life on planets beyond the Solar System. [79] At cosmic distances, life can only be detected if it is developed at a planetary scale and strongly modified the planetary environment, in such a way that the modifications cannot be explained by classical physico-chemical processes (out of equilibrium processes). [79] For example, molecular oxygen ( O
2 ) in the atmosphere of Earth is a result of photosynthesis by living plants and many kinds of microorganisms, so it can be used as an indication of life on exoplanets, although small amounts of oxygen could also be produced by non-biological means. [149] Furthermore, a potentially habitable planet must orbit a stable star at a distance within which planetary-mass objects with sufficient atmospheric pressure can support liquid water at their surfaces. [150] [151]


Exoplanet around distant star resembles our reputed ‘Planet Nine’

Artist’s impression of the exoplanet HD 106906 b located a great distance away from the central binary star and the disk of dusty material that surrounds it (Image courtesy of ESA/Hubble, M. Kornmesser).

Astronomers are still searching for a hypothetical “Planet Nine” in the distant reaches of our solar system, but an exoplanet 336 light years from Earth is looking more and more like the Planet Nine of its star system .

Planet Nine, potentially 10 times the size of Earth and orbiting far beyond Neptune in a highly eccentric orbit about the sun, was proposed in 2012 to explain perturbations in the orbits of dwarf planets just beyond Neptune’s orbit, so-called detached Kuiper Belt objects. It has yet to be found, if it exists.

A similarly weird extrasolar planet was discovered far from the star HD 106906 in 2013, the only such wide-separation planet known. While much heavier than the predicted mass of Planet Nine — perhaps 11 times the mass of Jupiter, or 3,500 times the mass of Earth — it, too, was sitting in a very unexpected location, far above the dust plane of the planetary system and tilted at an angle of about 21 degrees.

The big question, until now, has been whether the planet, called HD 106906 b, is in an orbit perpetually bound to the binary star — which is a mere 15 million years old compared to the 4.5 billion-year age of our sun — or whether it’s on its way out of the planetary system, never to return.

In a paper appearing Dec. 10 in Le journal astronomique, astronomers finally answer that question. By precisely tracking the planet’s position over 14 years, they determined that it is likely bound to the star in a 15,000-year, highly eccentric orbit, making it a distant cousin of Planet Nine.

If it is in a highly eccentric orbit around the binary, “This raises the question of how did these planets get out there to such large separations,” said Meiji Nguyen, a recent UC Berkeley graduate and first author of the paper. “Were they scattered from the inner solar system? Or, did they form out there?”

According to senior author Paul Kalas, University of California, Berkeley, adjunct professor of astronomy, the resemblance to the orbit of the proposed Planet Nine shows that such distant planets can really exist, and that they may form within the first tens of millions of years of a star’s life. And based on the team’s other recent discoveries about HD 106906, the planet seems to favor a scenario where passing stars also play a role.

“Something happens very early that starts kicking planets and comets outward, and then you have passing stars that stabilize their orbits,” he said. “We are slowly accumulating the evidence needed to understand the diversity of extrasolar planets and how that relates to the puzzling aspects of our own solar system.”

A young, dusty star with a weird planet

HD 106906 is a binary star system located in the direction of the constellation Crux. Astronomers have studied it extensively for the past 15 years because of its prominent disk of dust, which could be birthing planets. Our solar system may have looked like HD 106906 about 4.5 billion years ago as the planets formed in the swirling disk of debris left over from the formation of the sun.

This Hubble Space Telescope image shows one possible orbit (dashed ellipse) of the 11-Jupiter-mass exoplanet HD 106906 b. This remote world is widely separated from its host stars, whose brilliant light is masked here to allow the planet to be seen. The planet resides outside its system’s circumstellar debris disk, which is akin to our own Kuiper Belt of small, icy bodies beyond Neptune. The disk itself is asymmetric and distorted, perhaps due to the gravitational tug of the wayward planet. Other points of light in the image are background stars. (Image by NASA, ESA, Meiji Nguyen/UC Berkeley, Robert De Rosa/ESO and Paul Kalas/UC Berkeley and SETI Institute)

Surprisingly, images of the star taken in 2013 by the Magellan Telescopes in Chile revealed a planet glowing from its own internal heat and sitting at an unusually large distance from the binary: 737 times farther from the binary than Earth is from the sun (737 astronomical units, or AU). That’s 25 times farther from the star than Neptune is from the sun.

Kalas, who searches for planets and dust disks around young stars, co-led a team that used the Gemini Planet Imager on the Gemini South Telescope to obtain the first images of the star’s debris disk. In 2015, these observations provided evidence that led theorists to propose that the planet formed close to the binary star and was kicked out because of gravitational interactions with the binary. The evidence: The stars’ outer dust disk and inner comet belt are lopsided, suggesting that something — the planet — perturbed the symmetry.

“The idea is that every time the planet comes to its closest approach to the binary star, it stirs up the material in the disk,” said team member Robert De Rosa of the European Southern Observatory in Santiago, Chile, who is a former UC Berkeley postdoctoral fellow. “So, every time the planet comes through, it truncates the disk and pushes it up on one side. This scenario has been tested with simulations of this system with the planet on a similar orbit — this was before we knew what the orbit of the planet was.”

The problem, as pointed out by those simulating such planet interactions, is that a planet would normally be kicked out of the system entirely, becoming a rogue planet. Some other interaction, perhaps with a passing star, would be necessary to stabilize the orbit of an eccentric planet like HD 106906 b.

A similar scenario has been proposed for the formation of Planet Nine: that its interaction with our giant planets early in our solar system’s history kicked it out of the inner solar system, after which passing stars in our local cluster stabilized its orbit.

Kalas went looking for such a fly-by star for HD 106906 b, and last year he and De Rosa, then at Stanford University, reported finding several nearby stars that would have zipped by the planetary system 3 million years earlier, perhaps providing the nudge needed to stabilize the planet’s orbit.

Now, with precise measurements of the planet’s orbit between 2004 and 2018, Nguyen, de Rosa and Kalas present evidence that the planet is most likely in a stable, but very elliptical, orbit around its binary star.

This graphic shows how the exoplanet HD 106906 b may have evolved over time, arriving at its current, widely separated, eccentric and highly misaligned orbit. (1) The planet formed much closer to its stars, inside a circumstellar disk of gas and dust. Drag from the disk caused the planet’s orbit to decay, forcing it to spiral inward toward its stellar pair. (2) The gravitational effects from the host stars then kicked the planet out onto an unstable orbit that almost threw it out of the system and into the void of interstellar space. (3) A passing star from outside the system stabilized HD 106906 b’s orbit and prevented the planet from leaving its home system. (Graphic courtesy of NASA, ESA, and L. Hustak/STScI)

“Though it’s only been 14 years of observations, we were still able to, surprisingly, get a constraint on the orbit for the first time, confirming our suspicion that it was very misaligned and also that the planet is on an approximately 15,000-year orbit.” Nguyen said. “The fact that our results are consistent with predictions is, I think, a strong piece of evidence that this planet is, indeed, bound. In the future, a radial velocity measurement is needed to confirm our findings.”

The science team’s orbital measurements came from comparing astrometric data from the European Space Agency’s Gaia observatory, which accurately maps the positions of billions of stars, and images from the Hubble Space Telescope. Because Hubble must obscure the glare from the binary star to see the dimmer debris disk, astronomers were unable to determine the exact position of the star relative to HD 106906 b. Gaia data allowed the team to determine the binary’s position more precisely, and thus chart the movement of the planet relative to the binary between 2004 and 2018, less than one-thousandth of its orbital period.

“We can harness the extremely precise astrometry from Gaia to infer where the primary star should be in our Hubble images, and then measuring the position of the companion is rather trivial,” Nguyen said.

In addition to confirming the planet’s 15,000-year orbit, the team found that the orbit is actually tilted much more severely to the plane of the disk: between 36 and 44 degrees. At its closest approach to the binary, its elliptical orbit would take it no closer than about 500 AU from the stars, implying that it has no effect on inner planets also suspected to be part of the system. That is also the case with Planet Nine, which has no observed effect on any of the sun’s eight planets.

“What I really think makes HD 106906 unique is that it is the only exoplanet that we know that is directly imaged, surrounded by a debris disk, misaligned relative to its system and is widely separated,” Nguyen said. “This is what makes it the sole candidate we have found thus far whose orbit is analogous to the hypothetical Planet Nine.”

The work was supported by the National Science Foundation (AST-1518332) and the National Aeronautics and Space Administration (NNX15AC89G, NNX15AD95G, HST-GO-14670/NAS5-26555). This work benefited from NASA’s Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) research coordination network sponsored by NASA’s Science Mission Directorate.


10 Bright Stars NASA Says Host Exoplanets That You Can See From Your Backyard With Your Naked Eye

In the wake of the awarding of the Nobel Prize in Physics to the discovers of the first planet beyond our solar system, interest in exoplanets is booming.

At the time of writing there are 4,118 known exoplanets (planets outside our solar system that orbit a star), but in my view the bigger the number, the harder it is to truly appreciate.

So what if you could go outside and see, with your own eyes, some bright stars in the night sky that astronomers know have planets orbiting around them? Well, you can, if you know where to look.

I haven’t included the “Nobel Prize-winning” star 51 Pegasi in the constellation of Pegasus, where Swiss astronomers Michel Mayor and Didier Queloz discovered the first exoplanet back in 1995. I wrote a separate post on how to find 51 Pegasi b.

Nor is this a definitive list. There are stars closer to us than any on this list that have, or may have, planets orbiting them, but I’ve stuck to stars that shine at magnitude of +4.0, which are visible even from light-polluted urban areas. The list uses data from NASA’s Exoplanet Archive.

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So here’s a guide to 10 easy-to-see bright stars visible from Earth—complete with star charts—and, no, I haven’t included the sun! To find their specific positions, use these star charts or smartphone apps like SkySafari and Night Sky, which if you type in the names of the stars will overlay their exact position on the night sky for you.

Why do most of these stars have popular names? That’s because they can easily be seen, and have been easily seen, for thousands of years by our ancestors, so over the centuries have acquired proper names.

1 – Aldebaran

Very easy to find due to its brightness and redness, this famous orange giant star in the Hyades star cluster is actually a double star with a faint red dwarf star. A planet was theorized in 1995, and a planet several times the size of Jupiter was confirmed 20 years later.

This week, Aldebaran can be seen just after midnight in the south, as seen from the northern . [+] hemisphere. Look above a rising Orion's Belt, with Pollux to the lower left.

SkySafari, annotations by Jamie Carter

2 – Pollux

The closest giant star to the sun, bright star Pollux is joined by Castor to form the "heavenly twins” of Gemini. An exoplanet over twice the size of Jupiter was discovered in 2006, and is now called Thestias.

Low on the southern horizon about 10pm this week from the northern hemisphere—though the only bright . [+] star in the vicinity—bright star Fomalhaut hosts an exoplanet.

SkySafari, annotation by Jamie Carter

3 – Fomalhaut

Constellation: Piscis Austrinus

The closer you are the the equator, the easier it is to see bright star Fomalhaut. Its exoplanet Fomalhaut b—three times further from the star than Pluto is from our sun—was discovered in 2008 in Hubble Space Telescope images, the first exoplanet to be discovered that way. It’s about three times the size of Jupiter.

This image, taken with the Advanced Camera for Surveys aboard NASA's Hubble Space Telescope, shows . [+] the newly discovered planet, Fomalhaut b, orbiting its parent star, Fomalhaut.

NASA, ESA, P. Kalas, J. Graham, E. Chiang, E. Kite (University of California, Berkeley), M. Clampin (NASA Goddard Space Flight Center), M. Fitzgerald (Lawrence Livermore National Laboratory), and K. Stapelfeldt and J. Krist (NASA Jet Propulsion Laboratory)

Algieba isn’t visible until very early in the morning at this time of year. It’s a bright star in . [+] Leo, which is rising in the east in the few hours before sunrise.

SkySafari, annotation by Jamie Carter

4 – Algieba

In the mane of Leo, Algieba is unusual because it’s a binary star system—two giant stars orbiting each other—and it has a planet twice the size of Jupiter around one of them, discovered in 2009.

High in the sky above Aldebaran at around 10pm, as seen from the northern hemisphere this week, . [+] Hamal is in Aries.

SkySafari, annotated by Jamie Carter

5 – Hamal

The brightest star in Aries, Hamal is another giant star with a planet about twice as big as Jupiter. It was discovered in 2011 by astronomers in South Korea.

6 – Kochab

The Little Dipper—the tip of which is Polaris, the North Star, can be tricky to find in urban skies, but bright giant star Kochab at the end of its “bowl”, alongside another bright star Pherkad, is easy to see. Kochab is a double star, with a red dwarf companion, and has a planet six times the size of Jupiter, discovered in 2014.

Look above the Big Dipper this month after dark and you can find Kochab in the Little Dipper, Errai . [+] in Cepheus and Edasich in Draco, all of which host exoplanets.

SkySafari, annotations by Jamie Carter

7 – Errai

Errai is a binary system where two stars orbit each other, and where a series of astronomers have—since 1988, before any exoplanets had been discovered—tried to detect a planet. A planet slightly smaller than Jupiter was finally confirmed in 2011.

8 – Edasich

Also called Iota Draconis, orange-red giant star Edasich’s Jupiter-sized planet was discovered in 2002 and named Hypatia (after a Greek astronomer). It’s inside the star’s habitable zone.

Nu Ophiuchi can be seen in north hemisphere skies just after dark in the south above Jupiter and . [+] close to Saturn.

SkySafari, annotation by Jamie Carter

9 – Nu Ophiuchi

Also known as HD 163917 and HIP 88048, Nu Ophiuchi hosts two planets confirmed in 2012, though they are brown dwarfs many times bigger than Jupiter and approaching small star-status.

10 – Muscida

Of course you know the Big Dipper/Plough (North America/UK and Ireland), but can you trace out the shape of its parent constellation, Ursa Major? It's well worth doing, and if you do so, know that the tip of the bear’s nose is the bright star Muscida. A planet four times the size of Jupiter was found in 2012 (by the same researchers that found Nu Ophiuchi’s companions). It takes five Earth-years to orbit the star.

Find a few of these planet-hosting bright stars in your night sky and, hopefully, it will bring the esoteric subject of super-distant exoplanets literally closer to home. It will also make you realize that where there are stars, there are planets.


Two Alien Suns

Dressing’s research revealed that small planets — which we think are the best bets for harboring life — are ubiquitous. But there was a widespread problem with calculating the exact size of Kepler’s planets: The numbers assumed that the worlds orbited single stars. They didn’t account for the possibility of multi-star systems. In 2015, a group of astronomers led by David Ciardi at Caltech showed that this assumption leads to underestimates of planet sizes. Without carefully checking a planet for signs of multiple suns, astronomers can’t be sure they’ve correctly determined a planet’s size.

That was fine at first, when exoplanet research was just beginning, Dressing says. “Now we’re switching from an era in which we were just so excited to find planets that we were willing to make a bunch of simplifying approximations, to an era where we have to fess up and realize that binary systems are really common.”

So Dressing teamed up with Ciardi and others to plan a thorough check of the suns illuminating TESS’ planetary finds. Even though TESS planets will be closer than Kepler’s finds, these worlds will still be too far to tell easily whether they orbit a single bright star or two fainter ones. That’s when earthbound observatories, with their superior observing power, can step in to see if what looks like a single point of light is actually two. The results, no matter what, would be illuminating.

“This is about trying to put our own solar system in context,” Ciardi says. “The sun is a single star. As a result, that probably played a role in how our solar system formed. Which may be very different than if there was another star in the system.”


Seeing double

The study found that the longer a binary pair’s orbital period, the more likely its circumbinary debris disk is misaligned out of the orbital plane of the inner pair. The cut-off for alignment versus misalignment seems to be right around an orbital period of 40 days.

If the host pair is in a tight fast orbit, the circumbinary disk tends to stay in alignment… but a disk around a pair with a slower orbit tends to become misaligned over time.

Misaligned HD 98800 b (left) with an orbital period of 315 days, and AK Scorpii (right) with a period of just 13.6 days. (ALMA, ESO/NAOJ/NRAO, I. Czekala, G. Kennedy and NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello)

One limitation with the Kepler data is that it is looking at transiting exoplanets on very short period orbits, and short period exoplanets are much more likely to transit along our line of sight and turn up in the Kepler data in the first place.

It’s more probable that planets orbiting binary stars with much longer periods simply haven’t been seen yet, but may well turn up in future micro-lensing or direct imaging surveys.

The discovery shows just how different other planetary systems can be. In our own Solar System, we see the all of the major planets staying put along the plane of the ecliptic. But the orbital trek of a binary pair of suns can warp the outer circumbinary disk into the sort of misaligned orbits seen in the study.

One dramatic example is HD 98800 b (TV Crateris) located 150 light-years distant, a unique example of a circumbinary disk in a polar orbit announced by University of Warwick researchers in 2019.

Already, we’re starting to add to the dataset of circumbinary planets. NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) recently discovered its first exoplanet orbiting a double star, TOI (TESS Object of Interest) -1338b.


Exoplanet alien skies

The view and seasons from an exoplanet in a misaligned orbit would be equally eccentric.

For example, there would be times of the year where the observer on the surface of this alien world see the host stars as a wide distinct pair, while the two would merge and eclipse during 'plane-crossing season'… this would also change the amount of surface insolation received right around this time.

Right now, we're at 4,245 known exoplanets and counting. I'm old enough to remember a time before the final decade of the 20th century, when no exoplanets were known of beyond our solar system… and many prominent astronomers put forth good reasons to suggest that things would stay that way.

Fast-forward to 2020, and we now know of enough exoplanets to start classifying and characterizing other solar systems, in the true spirit of science and astronomy.

This article was originally published by Universe Today. Lire l'article original.