Kepler-90 c

Kepler-90 b et c sont-elles en résonance 5:4 ?

Kepler-90 c fait le tour de son étoile tous les 8,7198 jours, et la planète b, juste à l'intérieur, tourne environ tous les 7,008 jours. Pendant que c effectue quatre orbites, b en effectue environ 4,977, ce qui rapproche le rapport de leurs périodes de 5 pour 4. Cependant, cette proximité ne suffit pas à confirmer que les deux planètes sont en résonance. La résonance est un état dans lequel deux planètes, sous l'effet de leur gravité mutuelle, maintiennent une relation de position qui se répète.

• Environ 8,7198 jours Période orbitale de c mesurée par les transits répétés
• Environ 4,977 orbites Nombre de fois que b orbite pendant que c effectue quatre orbites
• Environ 1,19 rayon terrestre Rayon de c calculé à partir de la profondeur du transit et de la taille de l'étoile
• Environ 236 fois celle de la Terre Énergie stellaire calculée que reçoit c

Leurs périodes orbitales approchent 5:4, sans correspondre exactement

Le temps que prend C pour compléter quatre tours est d’environ 34,88 jours. Pendant ce temps, b ne fait pas exactement le cinquième tour mais environ 4 977 tours. Les 0,023 révolutions manquantes correspondent à environ 8 degrés en orbite. Bien que la différence puisse sembler minime à un moment donné, si le même processus se répète, les positions où les deux planètes se rencontrent continueront de changer. Par conséquent, le simple fait que le ratio des deux périodes soit de 1,244, proche de 1,25, ne signifie pas que la même relation de position se répète toujours.

Les deux planètes sont alignées dans la même direction par rapport à leurs étoiles environ tous les 35,7 jours, mais leur position change progressivement. Les écarts survenant dans 5 à 4 sont calculés pour se répéter tous les environ 378 jours. En observant si ces changements apparaissent au moment réel du transit, on peut voir à quel point les deux planètes s’influencent mutuellement. Cependant, la résonance ne peut être confirmée sur la base du calcul d’environ 378 jours.

Le rapport des périodes orbitales proche de 5:4 est un indice de la possibilité de résonance. Pour confirmer la résonance, il est également nécessaire de savoir si la relation de position entre les deux planètes se répète dans une certaine plage.

Il faut vérifier si les deux planètes retrouvent les mêmes positions relatives

Dans un état de résonance, ce n’est pas seulement le nombre de révolutions qui est similaire, mais également le lieu où les deux planètes se rencontrent se répète dans une certaine plage. Les astronomes calculent la position actuelle des deux planètes et la direction vers l’étoile la plus proche sur l’orbite elliptique en un seul angle, appelé angle de résonance. Si cet angle bouge en avant et en arrière dans une certaine plage, c’est une preuve que la résonance est maintenue. À l’inverse, si toutes les directions sont constamment traversées, on ne considère pas que c’est une résonance complète, même si les périodes sont proches. Ce calcul nécessite la masse des deux planètes, la forme elliptique de leur orbite et leur position initiale.

La masse et la forme orbitale de Kepler-90 b et c n’ont pas encore été mesurées avec précision. En 2024, les chercheurs ont calculé le mouvement des deux planètes en modifiant diverses valeurs possibles. Dans certaines simulations avec des orbites presque circulaires, une résonance 5 pour 4 est apparue, mais dans d’autres calculs, l’angle de résonance continuait à bouger ou restait dans la plage seulement temporairement. Lorsque l’orbite était supposée légèrement plus elliptique, la résonance 5 pour 4 complète n’était pas maintenue. Par conséquent, pour le moment, on peut seulement dire que les périodes des deux planètes sont proches d’un rapport de 5 pour 4 et pourraient être influencées par la résonance.

1. Répétition de passage Mesurer respectivement les périodes orbitales de b et c.
2. Calcul du rapport des périodes On constate que b fait environ 4,977 révolutions pendant les quatre révolutions de c.
3. Calcul orbital On modifie la masse, la forme et l'orientation de l'orbite pour vérifier si l'angle de résonance reste dans une plage donnée.
4. Observations supplémentaires En mesurant le moment du passage et le mouvement des étoiles, on obtient une estimation plus précise de la masse et de l'orbite des deux planètes.

Le rayon de c est connu, mais pas sa masse ni sa composition interne

Le rayon de c est environ 1,19 fois celui de la Terre, légèrement inférieur à environ 1,31 fois celui de b. Cependant, la quantité de lumière stellaire occultée par la planète ne révèle pas le rapport fer/roche ni la quantité d'atmosphère. Même si les tailles sont identiques, des matériaux intérieurs différents peuvent entraîner des masses différentes. La valeur d'environ 1,81 masse terrestre dans la liste actuelle n'est pas non plus une mesure directe de la gravité de c, mais une estimation basée sur la distribution des masses de plusieurs planètes de taille similaire.

Par conséquent, on ne peut pas confirmer que c est une planète rocheuse uniquement en regardant la densité calculée à partir de cette masse estimée. Pour mesurer précisément si b et c se déplacent ensemble pour atteindre le rapport de période actuel et combien ils influencent mutuellement leurs orbites, il faut mesurer la masse réelle de b et c de la même manière.

La forte lumière stellaire ne suffit pas à révéler les conditions réelles en surface

La planète c est située à environ 0,089 UA de son étoile, soit environ 13,3 millions de km. L'énergie reçue par c est estimée à environ 236 fois celle que la Terre reçoit du Soleil. La température, calculée en supposant simplement la réflexion de la lumière stellaire et le transfert de chaleur, est d'environ 987 K, soit environ 714 degrés Celsius. Il est certain que la planète reçoit une chaleur très intense, mais cette température ne correspond pas à une mesure réelle à la surface.

S'il y a une atmosphère, elle pourrait transporter la chaleur du côté éclairé vers le côté sombre ou emprisonner l'énergie de certaines lumières. Les nuages ou surfaces brillants peuvent réfléchir davantage la lumière entrante. Avec les données actuelles de transit seulement, il est impossible de connaître l'atmosphère, la surface ou la composition interne de c. Connaître avec précision le rapport de la période orbitale n'implique pas savoir comment est l'environnement de la planète.

La planète visible sur la page n'est pas une photo d'observation mais une illustration pour aider à la compréhension. La période orbitale de 8,7198 jours et le rayon d'environ 1,19 fois celui de la Terre sont basés sur des observations de transit. La masse, estimée à environ 1,81 fois celle de la Terre, provient d'une comparaison avec d'autres planètes, et la température d'environ 714 degrés Celsius est calculée en simplifiant certaines conditions. La résonance 5:4 n'a pas encore été confirmée.

Sources

• NASA Exoplanet Archive — Kepler-90 c Parameters and Mass Provenance
• Astronomy & Astrophysics — The Planetary System to KIC 11442793
• Monthly Notices of the Royal Astronomical Society — Analysing the Dynamics of the Kepler-90 Planetary System
• The Astronomical Journal — Dynamics of Tightly Packed Planetary Systems
• The Astrophysical Journal — Probabilistic Mass–Radius Relation
• NASA Science — Kepler Transit Method
• NASA Exoplanet Archive — Kepler Data Products Overview