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# Physique # Astrophysique terrestre et planétaire # Astrophysique solaire et stellaire

Déchiffrer le jitter des nains M

Les astronomes étudient le tremblement de vitesse radiale pour trouver des planètes autour des nains rouges.

H. L. Ruh, M. Zechmeister, A. Reiners, E. Nagel, Y. Shan, C. Cifuentes, S. V. Jeffers, L. Tal-Or, V. J. S. Béjar, P. J. Amado, J. A. Caballero, A. Quirrenbach, I. Ribas, J. Aceituno, A. P. Hatzes, Th. Henning, A. Kaminski, D. Montes, J. C. Morales, P. Schöfer, A. Schweitzer, R. Varas

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Les astronomes sont en quête de planètes en dehors de notre système solaire, surtout autour des étoiles appelées naines M. Ces étoiles sont relativement petites et froides par rapport à notre Soleil, ce qui les rend assez communes dans l'univers. Elles ont souvent un rapport de masse favorable avec leurs planètes en orbite, ce qui est bénéfique pour détecter ces corps célestes.

Mais il y a un hic. Les naines M sont souvent très actives, émettant divers signaux qui peuvent interférer avec la recherche de planètes. Cette activité peut causer des variations dans la lumière qu'elles émettent, créant une sorte de bruit qui peut cacher les signaux indiquant la présence de planètes. Ce bruit est connu sous le nom de "jitter de vitesse radiale."

Qu'est-ce que le Jitter de Vitesse Radiale ?

Le jitter de vitesse radiale, c'est un peu la théorie du chaos des étoiles. Il peut venir de deux sources principales : les instruments que nous utilisons pour mesurer ces étoiles et les étoiles elles-mêmes. Quand les astronomes mesurent la lumière d'une étoile et cherchent des planètes, ils veulent être aussi précis que possible. Mais si l'étoile est en train de faire son propre bazar, ça peut fausser leurs mesures.

Imagine que tu essaies de prendre une photo d'un pote qui bouge tout le temps. Même si ta caméra est top, un sujet instable va ruiner la photo. C'est pareil pour mesurer la lumière des naines M. Le but est de déterminer le niveau de jitter dans ces étoiles pour que ça ne vienne pas gâcher la recherche de nouvelles planètes.

Le Projet CARMENES

Pour résoudre ce casse-tête cosmique, les astronomes ont lancé un projet appelé CARMENES. Ce projet utilise des technologies avancées pour observer les naines M et collecter des données sur leurs mouvements et caractéristiques. L'équipe CARMENES a étudié 239 naines M et a cherché à déterminer le niveau moyen de jitter de vitesse radiale pour ces étoiles.

Les résultats ont montré que pour beaucoup de ces naines M, le niveau médian de jitter était d'environ 3,1. Pour les étoiles qui tournent lentement, le jitter était même plus bas, à 2,3. L'étude a également révélé que le jitter a tendance à augmenter pour les étoiles qui tournent plus vite.

Pourquoi la Rotation Compte ?

Tu te demandes peut-être, pourquoi la rotation d'une étoile impacte-t-elle son jitter ? Eh bien, pense à ça comme à un toupie : une toupie qui tourne a plus de chances de vaciller qu'une toupie qui reste immobile. De même, quand une étoile tourne, des caractéristiques de surface comme des spots et l'activité magnétique peuvent changer notre perception. Une rotation rapide entraîne plus d'activité chaotique, ce qui peut donner un jitter de vitesse radiale plus important.

Pour les étoiles avec certaines vitesses de rotation, le jitter peut être prédit en fonction de leur rotation. Les chercheurs ont découvert que les étoiles avec des rotations plus lentes ont tendance à avoir un "plancher de jitter" d'environ 2. Ce plancher vient probablement d'un mélange d'Activité stellaire, de bruit instrumentale et même de la présence de compagnons invisibles.

Champs Magnétiques et Leur Impact

Un autre facteur à prendre en compte est le Champ Magnétique autour des étoiles. Ces champs sont créés par les processus internes des étoiles. Les chercheurs ont trouvé que le champ magnétique moyen d'une étoile peut influencer ses niveaux de jitter. Des champs magnétiques plus forts semblent supprimer certaines des variations causées par l'activité de surface.

Cela signifie que le jitter ne dépend pas seulement de la vitesse de rotation d'une étoile, mais aussi de la force de son champ magnétique. Les chercheurs ont cartographié diverses étoiles et ont constaté que celles avec une activité magnétique plus élevée avaient généralement plus de jitter. C'est comme une fête sauvage où le DJ contrôle le volume : plus la musique est forte (ou dans ce cas, le champ magnétique), plus la piste de danse devient chaotique (le jitter de l'étoile).

Compagnons Cachés

Dans cette danse cosmique, il peut aussi y avoir des compagnons cachés qui contribuent au chaos apparent. Beaucoup d'étoiles ne sont pas seules. Elles peuvent avoir des planètes ou même d'autres étoiles en orbite autour d'elles, ce qui peut ajouter à la variabilité mesurée. Le projet CARMENES a également examiné si des planètes invisibles étaient à l'origine de certains des jitters et a trouvé qu'une fraction des étoiles M héberge probablement des planètes.

Cela veut dire que même si une étoile semble être agitée, ce n'est pas seulement son activité qui cause les problèmes. Cela pourrait être une planète rusée cachée dans l'ombre, essayant d'éviter d'être détectée !

Les Perspectives des Données CARMENES

En collectant une tonne de données, l'équipe CARMENES a construit une image plus claire du jitter de vitesse radiale dans les naines M. La recherche aide à comprendre la relation entre la rotation stellaire, l'activité magnétique et les niveaux de jitter. Les résultats sont essentiels non seulement pour trouver des exoplanètes, mais aussi pour comprendre ce qui fait vibrer certaines étoiles.

Le projet s'est principalement concentré sur les naines M de type précoce et intermédiaire, ce qui correspond aux objectifs de découverte de planètes potentiellement habitables. Les données sont disponibles pour d'autres scientifiques et passionnés à examiner, fournissant une ressource précieuse pour des études en cours et futures.

Conclusion : La Route à Venir

Cette recherche ouvre la porte à des recherches plus précises de planètes autour des naines M. À mesure que les astronomes affinent leurs techniques et comprennent les sources de jitter, la recherche de planètes ressemblant à la Terre au-delà de notre système solaire pourrait devenir plus réalisable. Avec de nouveaux outils et connaissances, le voyage continue, et qui sait quelles découvertes passionnantes nous attendent dans l'immensité de l'univers ?

Alors, la prochaine fois que tu regardes les étoiles, souviens-toi que derrière leurs lumières scintillantes, il se passe beaucoup de choses. Ce n'est pas juste les étoiles qui brillent ; elles dansent, tournent, et peut-être cachent quelques secrets dans leurs mouvements agités. La science, c'est vraiment une aventure cosmique !

Source originale

Titre: The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs. The impact of rotation and magnetic fields on the radial velocity jitter in cool stars

Résumé: Radial velocity (RV) jitter represents an intrinsic limitation on the precision of Doppler searches for exoplanets that can originate from both instrumental and astrophysical sources. We aim to determine the RV jitter floor in M dwarfs and investigate the stellar properties that lead to RV jitter induced by stellar activity. We determined the RV jitter in 239 M dwarfs from the CARMENES survey that are predominantly of mid to late spectral type and solar metallicity. We also investigated the correlation between stellar rotation and magnetic fields with RV jitter. The median jitter in the CARMENES sample is 3.1 m/s, and it is 2.3 m/s for stars with an upper limit of 2 km/s on their projected rotation velocities. We provide a relation between the stellar equatorial rotation velocity and RV jitter in M dwarfs based on a subsample of 129 well-characterized CARMENES stars. RV jitter induced by stellar rotation dominates for stars with equatorial rotation velocities greater than 1 km/s. A jitter floor of 2 m/s dominates in stars with equatorial rotation velocities below 1 km/s. This jitter floor likely contains contributions from stellar jitter, instrumental jitter, and undetected companions. We study the impact of the average magnetic field and the distributions of magnetic filling factors on the RV jitter. We find a series of stars with excess RV jitter and distinctive distributions of magnetic filling factors. These stars are characterized by a dominant magnetic field component between 2-4 kG. An RV jitter floor can be distinguished from RV jitter induced by activity and rotation based on the stellar equatorial rotation velocity. RV jitter induced by activity and rotation primarily depends on the equatorial rotation velocity. This RV jitter is also related to the distribution of magnetic filling factors, and this emphasizes the role of the magnetic field in the generation of RV jitter.

Auteurs: H. L. Ruh, M. Zechmeister, A. Reiners, E. Nagel, Y. Shan, C. Cifuentes, S. V. Jeffers, L. Tal-Or, V. J. S. Béjar, P. J. Amado, J. A. Caballero, A. Quirrenbach, I. Ribas, J. Aceituno, A. P. Hatzes, Th. Henning, A. Kaminski, D. Montes, J. C. Morales, P. Schöfer, A. Schweitzer, R. Varas

Dernière mise à jour: 2024-12-10 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2412.07691

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.07691

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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