Étudier les orbites des Jupiters chauds

Cette étude se penche sur un groupe de planètes connu sous le nom de "Jupiters chauds." Ce sont de grandes planètes qui orbitent très près de leurs étoiles, ce qui entraîne des températures élevées. Les planètes spécifiques sur lesquelles nous nous concentrons incluent WASP-12 b, WASP-43 b, WASP-103 b, HAT-P-23 b, KELT-16 b, WD 1856+534 b et WTS-2 b. On veut voir si ces planètes perdent lentement leurs orbites, un phénomène connu sous le nom de déclin orbital tidal.

Les Jupiters chauds sont intéressants parce que, traditionnellement, on pensait que les grandes planètes comme Jupiter se formaient loin de leurs étoiles. Cependant, la découverte des Jupiters chauds a changé cette perception. Ces planètes ont des Périodes orbitales courtes et orbitent très près de leurs étoiles, ce qui soulève des questions sur comment elles en sont arrivées là et ce qui pourrait leur arriver avec le temps.

La recherche actuelle vise à mesurer tout changement dans les orbites de ces Jupiters chauds. Si leurs orbites se détériorent, ça pourrait nous aider à en apprendre plus sur les processus qui influencent leur dynamique et leur stabilité.

#Background

La première découverte confirmée d'un Jupiter chaud a été celle d'une planète appelée 51 Pegasi b. Cette découverte a surpris les scientifiques car elle contredisait les croyances précédentes sur la formation des planètes. Depuis, plus de 400 autres Jupiters chauds ont été découverts. Ces planètes ont généralement des périodes orbitales courtes et orbitent très près de leurs étoiles hôtes.

Les théories suggèrent qu'avec le temps, les Jupiters chauds pourraient spiraler vers leurs étoiles à cause de la perte d'énergie via des forces de marée. Les interactions de marée se produisent lorsque la gravité de la planète affecte l'étoile, entraînant une dissipation d'énergie. La vitesse à laquelle cette énergie est perdue est décrite par quelque chose appelé le facteur de qualité tidal.

WASP-12 b est le seul Jupiter chaud confirmé à avoir une orbite en déclin. Des études précédentes ont indiqué un taux d'environ 2 millisecondes par an pour son déclin orbital. De récentes indications ont émergé pour d'autres planètes, comme Kepler-1658 b, où une légère augmentation de la période orbitale a été détectée.

#Objectives

L'objectif principal de cette étude est d'ajouter plus de temps de transit (les moments où la planète passe devant son étoile) à nos observations. En faisant cela, on peut mieux comprendre le potentiel de déclin orbital tidal chez les Jupiters chauds que nous étudions. Nous allons aussi travailler pour fournir des contraintes mises à jour sur le facteur de qualité tidal pour ces systèmes et voir la possibilité de détecter un déclin orbital en utilisant des mesures à long terme des Vitesses Radiales (la vitesse des planètes pendant qu'elles orbitent).

#New Transit Observations

On a effectué de nouvelles observations des Transits pour nos planètes cibles en utilisant un télescope à l'observatoire de Lick. Ce télescope est équipé d'outils spéciaux pour capturer des images des planètes lorsqu'elles passent devant leurs étoiles. En analysant soigneusement ces images, on peut déterminer les moments précis des transits.

On a ajusté nos méthodes en fonction des conditions météo pour s'assurer qu'on capturait les meilleures données possibles. Chaque image prise a été traitée pour éliminer le bruit de fond et améliorer la clarté des signaux des étoiles. On a analysé les courbes de lumière pour déterminer comment la luminosité d'une étoile change pendant le transit, et on a utilisé ces données pour calculer les temps de mi-transit.

Les courbes de lumière ont ensuite été normalisées pour retirer les variations non liées aux transits. On a ajusté un modèle aux données pour estimer des paramètres clés, comme le timing des transits et la taille des étoiles.

#Analysis of the Timing Data

Pour comprendre les changements dans les orbites des planètes, on a comparé les nouveaux temps de transit avec ceux documentés dans des études précédentes. On a utilisé deux modèles principaux pour analyser les données de timing : un qui suppose une période orbitale constante, et l'autre qui tient compte du déclin orbital.

À travers notre analyse, on a trouvé que seule WASP-12 b montrait des signes de déclin orbital. Les autres systèmes n'ont pas présenté d'évidence de ce déclin. Pour WASP-12 b, on a aussi cherché une accélération dans le déclin mais n'en avons trouvé aucune. Le taux de changement attendu pour le déclin orbital a été dérivé des théories traditionnelles sur les interactions de marée.

#Results for Specific Planets

#WASP-12 b

WASP-12 b est une planète massive qui orbite son étoile tous les 1,09 jours. Nos découvertes confirment qu'elle subit un déclin orbital à un taux d'environ 2 millisecondes par an. On n'a pas trouvé de preuves d'accélération dans ce déclin. Des observations continues de WASP-12 b seront nécessaires pour tester davantage ces théories concernant la dissipation tidal.

#WASP-43 b

WASP-43 b est un autre Jupiter chaud. Notre analyse indique qu'il n'y a actuellement pas de déclin orbital détecté pour cette planète, bien qu'on ait fourni un éphemeris de transit mis à jour pour améliorer la précision prédictive des futures observations.

#WASP-103 b

Tout comme WASP-43 b, WASP-103 b n'a montré aucun signe de déclin orbital. Cette planète a une orbite bien définie, et on a affiné notre compréhension de ses caractéristiques et de ses paramètres orbitaux basés sur les dernières observations de transit.

#HAT-P-23 b

HAT-P-23 b est un Jupiter chaud orbitant une étoile G0. Notre étude n'a trouvé aucune preuve de déclin orbital dans ce système non plus. On a établi un éphemeris de transit plus précis, améliorant les prédictions pour les futures observations.

#KELT-16 b

KELT-16 b est un autre Jupiter chaud que nous avons étudié. L'analyse a donné un aperçu de ses caractéristiques orbitales, mais tout comme les planètes précédentes, il n'y a pas de preuve actuelle de déclin orbital. Nos résultats s'alignent avec les découvertes récentes dans la littérature.

#WD 1856+534 b

WD 1856+534 b est unique car elle orbite une étoile naine blanche. Dans notre analyse, on a trouvé un possible signe de croissance orbitale, suggérant que l'orbite de la planète pourrait se développer lentement plutôt que de se dégrader. Ce résultat est temporaire et nécessite plus d'observations pour confirmer.

#WTS-2 b

WTS-2 b est une planète peu étudiée, donc notre recherche a fourni de nouveaux temps de transit et des paramètres orbitaux plus précis. D'autres observations aideront à clarifier sa dynamique.

#Radial Velocity Analysis

En plus d'étudier les temps de transit, on a aussi exploré la possibilité de détecter un déclin orbital en utilisant des mesures de vitesse radiale. On a rassemblé des données provenant d'études précédentes se concentrant sur les Jupiters chauds et sélectionné ceux avec suffisamment de mesures sur une période d'au moins deux ans.

On a ajusté deux modèles aux données de vitesse radiale : un tenant compte d'une période orbitale constante et un autre permettant un déclin orbital. On a trouvé que les mesures de vitesse radiale actuelles n'étaient pas assez précises pour détecter des signes de déclin orbital dans nos systèmes.

#Conclusion

Notre travail a conduit à de nouvelles perspectives sur la dynamique de plusieurs systèmes de Jupiters chauds. En dehors de WASP-12 b, qui montre des preuves claires de déclin orbital, les autres planètes que nous avons étudiées n'ont pas montré de changements dans leurs caractéristiques orbitales. On a aussi exploré la possibilité d'utiliser les données de vitesse radiale pour détecter un déclin orbital, mais les mesures actuelles manquent de précision.

Les futures études devraient continuer à surveiller ces systèmes, surtout WASP-12 b, pour rassembler plus de données et potentiellement observer des changements dans la dynamique au fil du temps. L'indication temporaire de croissance orbitale dans WD 1856+534 b mérite aussi une investigation plus approfondie. Des méthodes améliorées et des périodes d'observation plus longues enrichiront notre compréhension de ces systèmes planétaires fascinants.

#Acknowledgments

Cette recherche a impliqué collaboration et soutien de divers groupes et individus. On apprécie les idées et l'aide du personnel de l'observatoire. De plus, le financement de plusieurs organisations a soutenu cet effort de recherche.

#Data Availability

Toutes les données liées aux courbes de lumière observées, aux temps de transit et aux analyses de vitesse radiale sont accessibles pour des recherches et vérifications supplémentaires.