TOI-1853 b

Elle a été découverte par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) en 2020 et confirmée en 2023.

TESS a détecté pour la première fois TOI-1853 b transitant son étoile hôte début 2020. La planète était initialement connue sous le nom de TOI-1853.01 jusqu'à sa confirmation en 2023.

Pour confirmer sa nature planétaire, une équipe d'astronomes dirigée par Luca Naponiello a mené des observations de suivi à l'aide de divers télescopes depuis le sol. L'équipe de Naponiello a observé d'autres transits autour de la planète en mai et juin 2020, a recherché des compagnons éloignés potentiels grâce à des images haute résolution en mai-juin 2020 et février 2021. Elle a mesuré l'influence gravitationnelle de la planète sur la vitesse radiale de son étoile hôte grâce à la spectroscopie Doppler entre février 2021 et août 2022. Après analyse de leurs résultats, l'équipe de Luca Naponiello a publié la confirmation de TOI-1853 b dans la revue Nature en août 2023^[1].

La planète orbite près de son étoile hôte, à 0,0213 UA (3,19 millions de km), avec une période orbitale de 1,24 jour, ce qui lui confère une température maximale d'environ 1 480 K (1 210 °C ; 2 200 °F). L'orbite de TOI-1853 b devrait être pratiquement circulaire, avec une limite supérieure d'excentricité orbitale de <0,03^[1].

L'orbite de TOI-1853 b est inclinée de 84,7° par rapport au plan du ciel. Vue depuis la Terre, TOI-1853 b met environ 1,19 heure à transiter son étoile hôte. Bien que l'inclinaison orbitale de la planète par rapport à l'axe de rotation de son étoile hôte soit inconnue, il est prévu que l'inclinaison orbitale de la planète soit alignée avec la rotation de son étoile en raison des forces de marée. Les interactions gravitationnelles entre la planète et son étoile sont également responsables de la décroissance orbitale en cours ; on prévoit que TOI-1853 survivra au moins 4 milliards d'années dans le futur avant de se précipiter et s'enfoncer dans son étoile hôte^[1].

D'un rayon de 3,46 ± 0,08 R_⊕ et avec une masse 73 fois supérieure à celle de la Terre (77 % de la masse de Saturne), TOI-1853 b est un objet inhabituel parmi les planètes géantes en ce qu'elle a une densité très élevée entre 9 et 10 g/cm³ — presque deux fois plus dense que la Terre et plus élevée que celle de l'acier^[2],[3]. La densité extrêmement élevée de TOI-1853 b implique qu'elle est sans doute presque entièrement composé de roche solide et d'eau, avec une fine atmosphère d'hydrogène et d'hélium, ce qui en fait une méga-Terre plutôt qu'une géante gazeuse^[1].

La nature de TOI-1853 b remet en question les théories conventionnelles de formation et d'évolution planétaires. Deux hypothèses sont possibles quant à l'origine et à la nature de TOI-1853 b : il pourrait s'agir soit d'une ancienne géante gazeuse dont l'atmosphère a été arrachée par un chauffage intense de son étoile hôte, soit le résultat de multiples collisions entre super-Terres^[1].

TOI-1853 b orbite près de son étoile hôte avec un demi-grand axe de 0,0213 UA (3,19 millions de km) et une période de révolution de 1,24 jour. À cette distance de son étoile hôte, TOI-1853 b est chauffée à une température d'équilibre de surface d'environ 1 480 K (1 210 °C; 2 200 °F). En tant que planète de type Neptune, la distance orbitale rapprochée de TOI-1853 b à son étoile hôte en fait un rare exemple de Neptune chaud situé dans le désert des Neptune chauds — une région de périodes orbitales plus courtes que 3,2 jours^[4], où très peu d'exoplanètes de la taille de Neptune ont été découvertes. La rareté apparente des planètes géantes dans le désert des Neptune Chauds serait due à l'intense radiation de leur étoile hôte les dépouillant de leurs atmosphères^[4].

La forte abondance d'éléments chimiques lourds dans TOI-1853 b ne peut pas être expliquée par l'accrétion de matière à partir d'un disque protoplanétaire, ce qui remet en question les théories conventionnelles de la formation et de l'évolution planétaires. Dans leur étude de 2023, Naponiello et al. ont proposé deux hypothèses pour la formation et la nature de TOI-1853 b : il pourrait s'agir soit a, du rémanent de multiples collisions entre super-Terres, soit b, d'une ancienne planète géante gazeuse qui a migré vers son étoile hôte et a perdu son atmosphère en raison de son exposition à la chaleur intense de l’étoile hôte . Ces deux scénarios induisent des compositions différentes pour TOI-1853 b ^[1].

Bien que la composition de TOI-1853 b soit inconnue, elle peut être déduite de sa densité^[5]. Dans leur étude de 2023, Naponiello et al. indiquent que la forte densité de TOI-1853 b peut s'expliquer par deux structures internes et enveloppes atmosphériques différentes. La première option avancée est que TOI-1853 b, serait composée à 99 % de roche et de métal et 1 % d'atmosphère, en masse. L'autre option possible est que TOI-1853 b, serait composée à 49,95 % de roche et de métal, 49,95 % d'eau sous forme de glace sous haute pression, possiblement en état de fluide supercritique, et 0,1 % d'atmosphère, en masse^[1],[5]. Dans les deux hypothèses, l'atmosphère mince est supposée être principalement composée d'hydrogène et d'hélium (contenant éventuellement de la vapeur si elle est riche en eau), et la composante rocheuse de la planète est supposée être différenciée en un noyau de fer et un manteau de silicates. Naponiello et al. soutiennent qu'un intérieur riche en eau est plus probable si TOI-1853 b s'est formée par des collisions planétaires^[1].

Il existe deux exoplanètes connues qui rivalisent avec la grande masse et densité de TOI-1853 b : ce sont TOI-849 b et TOI-332 b ^[6].