Détection et caractérisation de
transits via VRs
Sommaire
9.1 K2-3 : 3 planètes . . . 162 9.2 GJ1132 : 2 planètes . . . 162 9.3 K2-18 : 2 planètes . . . 163 9.4 GJ3138, GJ3323, GJ273, GJ628, GJ3293 : 12 planètes . . . 163 9.5 GJ536 : 1 planète . . . 164 9.6 YZ Cet : 3 planètes . . . 164 9.7 LHS1140 : 1 planète . . . 164Durant cette thèse, j’ai observé un bon nombre de naines M avec l’instrument HARPS,
fournissant les données qui ont participées à la découverte et/ou la caractérisation de 24
exoplanètes. Je répertorie et résume ici ces découvertes.
1.
Pour une partie des cibles, nous avons apporté confirmation de la détection planétaire et
la mesure de la masse de l’objet (comme LHS1140b) . Pour d’autres, il s’agissait de préciser
les paramètres planétaires déjà connus et contraindre la présence de planètes supplémentaires
dans le système (comme GJ1132b et c). Enfin, certaines planètes ont été découvertes pour la
première fois avec ces observations (GJ536b par exemple). L’ensemble de ces détections nous
permet d’établir une liste de naines M dont les VRs révèlent des planètes détectées ou non en
transit à ce jour et dont le suivi photométrique est nécessaire. Ces découvertes sont ordonnés
par ordre de parution.
9.1 K2-3 : 3 planètes
Crossfield et al. (2015) ont rapporté leur observation de l’étoile K2-3 de la mission K2.
Cette étoile possède 3 super-Terres qui transitent. L’étoile est une naine M0 inactive (T
ef f=
3900±190K, [F e/H] = 0.32±0.13dex) et assez brillante pour faire de la spectroscopie.
Avec un rayon de1.5R , la planète d orbite près de la limite intérieure de la zone habitable
2.
Sa masse n’a pas été mesurée mais nous avons rassemblé et analysé les VRs de K2-3 avec
l’instrument HARPS (Almenara et al.2015). L’analyse conjointe des nouvelles vitesses et de
la photométrie ont permis d’obtenir une estimation des masses. En effet, à l’instar d’un
mo-dèle Keplerien seul, l’analyse avec un momo-dèle de dynamique à N corps nommé MERCURY
(Chambers 1999) tient compte des intéractions gravitationnelles entre tous les corps et simule
les variations de VRs et transits associées (comme les TTVs ou TDVs par exemple). Nous
concluons sur le système de K2-3 que la mesure de la masse de b est robuste(8.4±2.1M )
mais ce n’est pas le cas de celles de c et d. Beaucoup plus d’observations seront nécessaires
pour mieux dissocier les signatures des planètes c et d de l’activité stellaire.
9.2 GJ1132 : 2 planètes
GJ1132 est une naine M dans notre voisinage stellaire avec une planète détectée en transit
par la campagne MEarth (Berta-Thompsonet al.2015). Dûe à sa petite taille, sa faible masse
et sa température (0.21R ,0.18M ,3300K), la profondeur du transit de 2.5mmag, observée
dans les courbes de lumières avec une période de 1.6 jours, implique la présence d’une planète
de taille comparable à celle de la Terre (1.2R ) et une température d’équilibre de 400 à 600K.
GJ1132 est 2 à 3 magnitudes plus brillante que la plupart des étoiles hôtes vues par Kepler,
la plaçant ainsi en tête de liste pour être suivie en vue de caractériser plus précisément le
système. Une série d’observations a été conduite avec le spectrographe HARPS. Ces
observa-tions ont permis de détecter un signal de vitesses radiales de2.76±0.92m.s
1correspondant
à une planète de1.62±0.55M . Si ces valeurs indiquent que la planète serait tellurique,
l’in-certitude sur la masse ne permet pas de discriminer totalement la composition gazeuse dans
une limite à 3 . De plus, la masse de la planète est un paramètre important pour déterminer
les échelles d’altitudes de la potentielle atmosphère (détails dans Southworth et Evans (2016)
sur WASP-103) et contraindre les observations de spectroscopie en transmission dans le futur.
Concernant GJ1132b, (Schaefer et al. 2016) a utilisé nos connaissances sur le système pour
prédire la composition de son atmosphère en attendant d’être suivi en spectroscopie de transit
ou d’occultation.
Nous avons continué de suivre GJ1132 par la suite. Si l’amélioration de la mesure de la
masse de GJ1132b était clairement nécessaire, la recherche d’autres planètes dans le système
était une motivation d’importance équivalente. Connaissant une planète en transit, nous
sa-vons que le système est aligné de manière favorable et qu’une planète additionnelles dans
le système a de grandes chances de transiter (Gillon et al. 2010, 2017). Nous exposons les
nouveaux résultats de vitesse radiales avec l’instrument HARPS (Bonfils et al. 2017, soumis)
permettant d’améliorer la mesure de la masse de la planète b mais également la détection de
la planète c non détectée en transit. Après avoir retiré la contribution attribuée à l’activité
stellaire, nous avons détecté GJ1132b avec les données de vitesses radiales seules. Nos mesures
révèlent au moins une planète supplémentaire avec une masse de msini = 2.7±0.7M et
une période P
c= 8.92±0.03jours. D’une température de 230 à 330K, cette super-Terre est
localisée près de la zone habitable du système. Malheureusement, le recoupement avec les
éphémérides des données Spitzer (Dittmannet al.2017a) exclut un transit pour la planète c.
9.3 K2-18 : 2 planètes
Un autre résultat important est celui de K2-18. Montetet al.(2015) a rapporté la détection
de la super-Terre K2-18b dont l’étoile hôte faisait partie des cibles de la première campagne
Kepler puis du début de la campagne K2 analysées par Foreman-Mackey et al. (2015). La
planète a été confirmée grâce à des données Spitzer ajoutées. La planète orbite une naine
M2.5 avec une période de ⇠32.9j la plaçant dans la zone habitable de l’étoile. Le rayon de
2.28R suggèrait une enveloppe hydrogène/hélium (H/He) étendue qui peut contenir des
es-pèces moléculaires supplémentaires telles que de l’eau ou du méthane, à priori détectables avec
les prochains instruments de caractérisation. En effet, l’étoile K2-18 est proche et brillante
(⇠34pc, V=13.5,I=11.7,K=8.9). Nous rapportons la première mesure de la masse de K2-18b
en utilisant les mesures de vitesses radiales grâce au spectrographe HARPS (Cloutier et al.
2017a). Avec une masse de8.0±1.9M , la densité globale de la planète est de3.7±0.9g.cm
3,
ce qui pourrait correspondre à une panète tellurique possédant une large enveloppe gazeuse
ou bien à une planète océan dont la masse d’eau s’élèverait à 50% de la masse totale.
Grâce à ces mêmes mesures, nous avons également trouvé un signal correspondant à une
deuxième planète demsini= 7.5±1.3M à une période de 9 jours. Après vérification sur les
courbes de lumières, nous en concluons que K2-18c n’est pas détectée en transit et que son
orbite pourrait ne pas être coplanaire avec K2-18b.
9.4 GJ3138, GJ3323, GJ273, GJ628, GJ3293 : 12 planètes
Nous avons détecté 12 nouvelles planètes grâce à la campagne d’observation des naines
Dans le document
Détection et caractérisation de planètes en transit autour des naines M
(Page 176-180)