Kepler-90 f

Quelles sont les différences entre Kepler-90 d et f ?

Le rayon de Kepler-90 f est environ 2,88 fois celui de la Terre, et celui de d, qui est plus à l'intérieur, est d'environ 2,87 fois. Les deux planètes ont presque la même taille, mais l'énergie reçue par f représente environ 37 % de celle reçue par d. Comme elles orbitent autour de la même étoile et ont un âge et une taille similaires, elles sont de bons candidats pour comparer comment la différence d'énergie reçue affecte l'atmosphère. Cependant, la masse réelle et l'atmosphère des deux planètes n'ont pas encore été mesurées, donc on ne sait pas quel effet cette différence pourrait avoir.

• Environ 124,91 jours Période orbitale de f mesurée par passage répété
• Environ 2,88 fois celle de la Terre Rayon de f déterminé à partir de la profondeur du transit et de la taille de l'étoile
• Environ 6,8 fois celle de la Terre Flux stellaire reçu par f calculé à partir de l'énergie reçue
• Environ 2,7 fois Énergie stellaire reçue par d supérieure à celle de f

Pourquoi est-il utile de comparer deux planètes qui orbitent la même étoile ?

La quantité de lumière stellaire qu'une planète bloque est déterminée par le rapport de taille entre la planète et l'étoile. Comme d et f passent devant la même étoile, si le rayon de l'étoile centrale est ajusté, les rayons des deux planètes changent presque dans la même proportion. Même si la taille de l'étoile comporte une incertitude, son influence diminue lorsqu'on compare les deux planètes entre elles. Avec les valeurs représentatives actuelles, f est environ 0,35 % plus grande que d, et la différence de lumière stellaire bloquée par les deux planètes est d'environ 0,7 % seulement.

Cette différence est bien plus petite que l'erreur de mesure des deux rayons. Par conséquent, il est plus précis de dire qu'il est difficile de distinguer la taille des deux planètes avec les observations actuelles, plutôt que de déterminer laquelle est réellement plus grande. L'essentiel est que les tailles des deux planètes orbitant la même étoile sont presque les mêmes dans la marge d'erreur d'observation.

d et f bloquent la même quantité de lumière stellaire, et sont jugées presque de la même taille. Cependant, nous ne savons pas encore combien de noyau rocheux et de gaz chaque planète possède.

Comment les masses de d et f ont-elles été estimées ?

Dans l'Archive des Exoplanètes de la NASA, la planète d est d'environ 8,60 masses terrestres et la planète f d'environ 8,65 masses terrestres. Si l'on regarde uniquement les chiffres, elles semblent former une paire ayant non seulement le même rayon mais aussi la même masse. Cependant, ces deux valeurs ne sont pas le résultat de mesures du déplacement de l'étoile ou de l'effet gravitationnel des planètes entre elles. Ce sont des valeurs prévisionnelles obtenues en appliquant la même relation masse-rayon aux deux rayons.

Comme les rayons des deux planètes sont presque identiques, l'application de la même méthode statistique donne également des masses similaires. Même en calculant la densité moyenne avec ces masses estimées, les deux planètes paraîtront forcément semblables. Cela ne signifie donc pas que la taille, la masse et la densité ont été mesurées séparément et trouvées identiques. En réalité, la masse puis la densité sont calculées à partir du rayon mesuré.

1. Diminution de la lumière stellaire On mesure le fait que d et f bloquent presque la même quantité de lumière de l'étoile.
2. Calcul des rayons En appliquant le rayon de l'étoile, d est d'environ 2,87 fois la Terre et f d'environ 2,88 fois.
3. Estimation de la masse À partir de statistiques d'autres planètes de taille similaire, d est estimée à environ 8,60 masses terrestres et f à environ 8,65 masses terrestres.
4. Mesures nécessaires à l'avenir Il faut observer séparément l'effet de la gravité des deux planètes sur l'étoile ou les planètes voisines afin de déterminer leur véritable masse.

Dans quelle mesure la température change-t-elle quand l’énergie reçue diffère ?

La planète d reçoit de l'étoile environ 18,2 fois l'énergie de la Terre, et la planète f environ 6,8 fois. Bien que la différence d'énergie soit d'environ 2,7 fois, la température calculée simplement est d'environ 520 K pour d et 407 K pour f, soit une différence d'environ 1,28 fois. Plus la température est élevée, plus rapidement la planète émet de la chaleur dans l'espace, donc recevoir 2,7 fois plus d'énergie ne signifie pas que la température sera 2,7 fois plus élevée.

Ce calcul ne compare que la manière dont les deux planètes sont chauffées différemment et ne mesure pas la température réelle. Si la quantité de nuages, le degré de réflexion de la surface, la composition atmosphérique et la manière dont la chaleur se déplace du jour vers la nuit sont différents, la différence de température réelle sera également différente. L'atmosphère et la surface des deux planètes n'ont pas encore été observées.

Comment une forte lumière stellaire agit-elle sur l’atmosphère d’une planète ?

Parmi les planètes découvertes par Kepler, celles qui mesurent environ 1,5 à 2 fois la Terre sont relativement peu nombreuses. Les planètes de 2 à 3 fois la taille terrestre sont souvent interprétées comme des noyaux rocheux entourés de gaz légers tels que l'hydrogène et l'hélium. Au début de la vie d'une étoile, les ultraviolets et les rayons X intenses peuvent faire échapper le gaz d'une planète dans l'espace, avec un effet souvent plus fort près de l'étoile. d et f ont des tailles similaires mais reçoivent des énergies très différentes, ce qui permet de tester cette explication.

Cependant, avoir la même taille ne signifie pas qu'elles avaient initialement la même quantité de gaz. Pour que d reste de la même taille que f malgré une plus grande énergie reçue, son noyau rocheux pourrait être plus lourd ou son atmosphère initiale pourrait avoir été plus épaisse. Il est aussi possible que les deux planètes aient été formées dès le départ avec des matériaux différents. Avec les seules données actuelles, il est impossible de déterminer quelle explication est correcte. Il ne faut pas conclure que la tendance générale observée sur plusieurs planètes s'applique à l'histoire spécifique de d et f.

Les couleurs et les nuages visibles sur la page ne sont pas issus de photos d'observation, mais sont des illustrations pour faciliter la compréhension. Les rayons de d et f ont été déterminés par observation de transit, mais les masses des deux planètes sont des estimations basées sur des statistiques d'autres planètes. L'énergie reçue et la température calculée résultent également des valeurs de l'étoile et de l'orbite, en utilisant des conditions thermiques simples, et ne représentent pas l'état réel de l'atmosphère.

Que faut-il encore mesurer pour confirmer les différences entre les deux planètes ?

En mesurant la masse réelle de d et f, il est possible pour la première fois de comparer de manière indépendante si la densité moyenne est la même lorsque les rayons sont presque identiques. Si les densités diffèrent, il est très probable que le rapport entre le noyau rocheux et les couches gazeuses soit également différent. Il existe des méthodes telles que l'analyse conjointe des temps de passage à plusieurs moments ou la mesure de la vitesse à laquelle une étoile se déplace sur une longue période en raison de la gravité des planètes, mais il est difficile de distinguer de petits changements dans le cas de Kepler-90, qui est lointain et faible.

Si l'on observe la lumière stellaire traversant l'atmosphère des deux planètes, il est possible de comparer comment les molécules, les nuages et le transfert de chaleur ont changé en fonction de la différence d'énergie reçue. Ce que l'on sait avec certitude pour le moment, c'est que les tailles des deux planètes sont presque identiques et que f reçoit beaucoup moins d'énergie que d. On n'a pas encore confirmé si la structure interne est la même ou si les atmosphères sont différentes.

Sources

• NASA Exoplanet Archive — Kepler-90 d and f Parameters and Mass Provenance
• Astronomy & Astrophysics — The Planetary System to KIC 11442793
• The Astronomical Journal — A Gap in the Radius Distribution of Small Planets
• The Astrophysical Journal — The Evaporation Valley in the Kepler Planets
• Monthly Notices of the Royal Astronomical Society — Testing Exoplanet Evaporation with Multitransiting Systems
• The Astrophysical Journal — Probabilistic Mass–Radius Relation
• NASA Science — Kepler Transit Method