Cette étudiante a découvert 17 exoplanètes dans les données du télescope spatial Kepler

Elle s'appelle Michelle Kunimoto. Elle est étudiante à l'université de Colombie britannique (Canada). Et en fouillant des données de la mission Kepler (Nasa) accessibles au public, elle vient d'identifier ce qui pourrait être 17 nouvelles exoplanètes. La découverte doit encore être confirmée.

« À chaque fois qu'une planète passe devant son étoile, elle bloque une partie de la lumière qui nous parvient de cette étoile. Je cherchais donc des signes de ces diminutions de luminositéluminosité », explique l'étudiante en physique dans un communiqué de l’université de Colombie britannique. Ce que les astronomesastronomes appellent la méthode du transit planétaire. Et Michelle Kunimoto a ainsi pu débusquer 17 planètes probables. L'une ne ferait que les deux tiers de la taille de la Terre. Elle serait la plus petite planètepetite planète jamais découverte à l'aide de Kepler.

Sur cette illustration, les tailles des 17 candidates exoplanètes découvertes par l’étudiante de l’université de Colombie britannique (Canada). En vert, KIC-7340288 b, une planète dans la zone habitable de son étoile. © Michelle Kunimoto, Université de Colombie britannique

Une exoplanète dans une zone habitable

Mais une autre de ces exoplanètes attire toutes les attentions. Elle a été baptisée KIC-7340288 b. Une planète d'environ une fois et demie la taille de notre Terre. Assez petite donc pour être une planète rocheuseplanète rocheuse comme la nôtre. Et qui se trouve en plus dans la zone habitable de son étoile. Une « découverte excitante », selon Michelle Kunimoto car, pour l'heure, les données de Kepler n'ont révélé que 15 petites planètes dans une zone habitable.

KIC-7340288 b se situe à environ 1.000 années-lumièreannées-lumière de notre Système solaire. Elle reçoit un tiers de la lumière que nous recevons du SoleilSoleil. Et elle tourne autour de son étoile en 142 jours et demi, à une distance de 0,444 unité astronomiqueunité astronomique, soit environ 66,6 millions de kilomètres. C'est juste un peu plus que MercureMercure.

Un lycéen stagiaire à la Nasa découvre une exoplanète avec deux soleils

TOI 1338 b n'est pas la première exoplanète connue pour être en orbiteorbite autour de deux étoiles ni le premier cas découvert de transit planétairetransit planétaire autour d'une étoile binairebinaire. Mais le satellite TessTess de la Nasa vient bel et bien d'égaler sur ces points son prédécesseur, le célèbre Kepler. Cependant, l'exoplanète est probablement une planète gazeuseplanète gazeuse, mais elle doit, peut-être, posséder des doubles couchers de soleil comme la célèbre Tatooine de Star Wars.

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco paru le 12/01/2020

Une vue d'artiste de Kepler 16b éclipsant Kepler 16A et Kepler 16B qui s'éclipsent elles-mêmes. © Nasa, JPL-Caltech, R. Hurt

Le Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) est décidément le digne successeur de Kepler pour la chasse aux exoplanètes. Comme lui, la Nasa lui a associé un projet de science citoyenne : Planet Hunters TESS. Il permet à tout un chacun de consulter les courbes de lumière détectées par Tess pour tenter d'y mettre en évidence une baisse périodique et bien caractéristique de la luminosité des étoiles surveillées à l'occasion de multiples transits planétaires.

En effet, lorsque qu'une exoplanète passe à répétition devant son étoile hôte, elle en bloque une partie de la lumière. Tess, tout comme Kepler, observe donc un creux périodique et d'une profondeur donnée dans la courbe de l'intensité de la lumière de l'étoile surveillée, ce qui donne la période de l'orbite de l'exoplanète mais indique aussi sa taille. Un phénomène similaire s'obtient avec deux étoiles de luminosité différentes formant un système binairesystème binaire et qui s'éclipsent l'une l'autre pour un observateur terrestre.

En conséquence, si plusieurs transits de différentes corps célestes se produisent dans un système, que ce soient des étoiles ou des planètes, ils laisseront plusieurs creux espacés dans le temps de différentes périodes et tailles dans une courbe de lumière.

TOI 1338 b, l'exoplanète découverte par un lycéen

C'est de cette manière qu'un lycéen états-unien de la Scarsdale High School de New York, Wolf Cukier, a fait la découverte d'une exoplanète en orbite autour de deux étoiles. Il était chargé pour un stage d'été au Goddard Space Flight CenterGoddard Space Flight Center à Greenbelt (Maryland) d'examiner de plus près les candidats intéressants déjà repérés par les internautes dans les données publiques de Tess. « Je cherchais dans les données tout ce que les volontaires avaient signalé comme une binaire à éclipseséclipses, un système où deux étoiles tournent l'une autour de l'autre, et s'éclipsent de notre point de vue à chaque orbite... Environ trois jours après le début de mon stage, j'ai vu un signal provenant d'un système appelé TOI 1338. Au début, je pensais que c'était une éclipse stellaire, mais le timing n'était pas le bon. C'était une planète », explique le jeune étudiant dans le communiqué de la Nasa.

Rappelons que TOI est une abréviation pour Tess Objects of Interest en anglais, ce qui peut se traduire par « Objet intéressant de Tess » et sert à nommer un astreastre dans le catalogue des observations de Tess. L'exoplanète découverte par les internautes et Wolf Cukier s'appelle donc TOI 1338 b et son étoile hôte, qui est en fait une étoile double, TOI 1338. Les deux étoiles qui la constituent bouclent une orbite l'une autour de l'autre en 15 jours. Ce système se trouve à 1.300 années-lumière du Soleil en direction de la constellationconstellation du Peintre. C'est aussi dans cette constellation que l'on peut faire de véritables films des mouvementsmouvements d'une autre exoplanète autour de l'étoile Bêta Pictoris (β Pic), comme l'avait expliqué à Futura récemment l'astronome du Seti Institut Franck Marchis.

Des Tatooines à profusion dans deux ans avec Tess ?

Ce qui est fascinant avec la découverte de TOI 1338 b -- bien que ce ne soit pas la première du genre depuis plus de 10 ans comme Futura l'expliquait dans l'article précédent ci-dessous consacré à une trouvaille similaire de Kepler--, c'est que la réalité se rapproche une fois de plus de la fiction. Un observateur sur TOI 1338 b voit en effet probablement voir des doubles couchers de soleil chaque jour comme dans le cas des héros de Star Wars sur la fameuse planète Tatooine (à moins que l'exoplanète soit en rotation synchronesynchrone). Toutefois, TOI 1338 b est 6,9 fois plus large que la Terre, ce qui la rend comparable en taille avec NeptuneNeptune et SaturneSaturne et laisse penser qu'il s'agirait peut-être d'une géante gazeusegéante gazeuse.

L'existence de TOI 1338 b a été confirmée de deux façons. L'une d'elles a consisté à utiliser la seconde méthode principale de détection d'une exoplanète, celle des vitessesvitesses radiales, à partir notamment de données déjà archivées concernant des observations au sol. Les mécaniciens célestes en ont conclu que l'orbite de TOI 1338 b est relativement stable pour au moins 10 millions d'années mais les perturbations gravitationnelles des étoiles de TOI 1338 font évoluer les paramètres orbitaux de TOI 1338 b, de sorte que l'on ne pourra plus observer de transits planétaires après novembre 2023. Mais ils reviendront huit ans plus tard.

Les astrophysiciensastrophysiciens ont aussi utilisé un logiciellogiciel appelé Eleanor, du nom d’Eleanor Arroway, le personnage central de Contact, le roman de Carl Sagan, pour confirmer que les transits étaient réels et non le résultat d'artéfacts instrumentaux. De tels transits dans un système avec une étoile double sont en effet difficiles à mettre en évidence de façon solidesolide et surtout, ils sont biaisés car on n'a tendance à détecter que les grosses planètes car elles bloquent plus de lumière que les petites. Ainsi, Kepler n'a mis en évidence qu'une dizaine de systèmes comparables à TOI 1338 dans la Voie lactéeVoie lactée.

Avec sa sensibilité accrue et son programme de recherche sur des millions d'étoiles dans la Voie lactée, Tess devrait observer des centaines de milliers de binaires à éclipses au cours de sa mission initiale de deux ans. Ces étoiles doubles devraient probablement posséder aussi des planètes circumbinaires et le nombre de découvertes à leur sujet devraient augmenter significativement. On verra bien...

Kepler a découvert une "Tatooine" avec deux couchers de Soleil

Article de Laurent Sacco publié le 16/09/2011

Ce n'est pas la première planète connue pour être en orbite autour de deux étoiles mais le cas de Kepler 16b est sans doute le plus convainquant et le plus solide. Surtout, il s'agit du premier transit planétaire autour d'une étoile binaire. C'est une planète gazeuse, pas une vraie Tatooine, mais cela renforce la conviction qu'il doit bien en exister dans la Voie lactée.

Comme son nom l'indique, l'exoplanète Kepler 16b a été découverte par les instruments de Kepler. Ce n'est pas la première fois que l'on pense avoir observé une exoplanète autour d'une étoile binaire, il y avait déjà eu au moins un précédent avec, par exemple, le système de γ Cephei. Mais les observations effectuées ici avec la méthode du transit planétaire semblent vraiment robustes.

Initialement, les astronomes n'ont vu en premier qu'une série d'éclipses périodiques dans le cas de l'étoile baptisée aujourd'hui Kepler 16. Il s'agissait donc d'un système binaire observé par la tranche, comme on en connaît depuis longtemps. Située à environ 200 années-lumière du Système solaireSystème solaire dans la zone de la voûte céleste où se trouvent les 150.000 étoiles surveillées par photométrie par Kepler, cette étoile double s'est révélée encore plus intéressante quand on a examiné de plus près sa courbe de luminosité.

Les astronomes ont en effet constaté qu'il y avait des petites éclipses supplémentaires, même lorsque les étoiles n'étaient pas sur la même ligne de visée, révélant la présence d'un troisième corps en orbite. Il s'agissait bel et bien d'une exoplanète.

Le système de Kepler 16 exhibe des baisses périodiques de luminosité (brightness). Cela s'explique principalement par des éclipses périodiques des étoiles de ce système binaire l'une par l'autre comme le montre ce schéma. Une autre composante similaire mais bien moins prononcée n'a pas été montrée. Elle correspond aux transits planétaires de Kepler 16b devant Kepler 16A et Kepler 16B. © Nasa

Cette découverte aurait certainement fait plaisir à Carl Sagan puisque l'équipe à l'origine de l'article publié dans Science (donné en lien ci-dessous) a été dirigée par un membre du Seti Institute, Laurance Doyle.

On est donc en présence d'une planète où il est possible d'observer des doubles couchers de Soleil, faisant inévitablement penser à la Tatooine de Star Wars. Depuis un certain temps déjà, des observations indirectes laissaient penser que de telles planètes devaient être communes dans la Voie lactée, mais il s'agit là d'une observation directe, même si aucune image de la planète n'est encore disponible.

Une comparaison entre la taille de notre Système solaire et celle du système de Kepler 16. Les tailles des étoiles Kepler 16A et Kepler 16B ne sont pas à l'échelle de la taille des orbites mais le sont quand on les compare au Soleil en bas à droite. © Nasa

Pas encore une vraie Tatoouine

On n'est pas encore en présence d'une vraie Tatooine pour le moment car l'exoplanète découverte est à moitié gazeuse, avec une massemasse qui l'apparente à Saturne. Mais cela prouve qu'il devrait en exister une dans la GalaxieGalaxie, surtout que l'on sait que des Arrakis ne sont probablement pas rares dans la Voie lactée. La réalité est donc en train de rattraper la fiction, à quand la découverte du monolithemonolithe noir d'Arthur Clarke ?

Kepler 16b ne semble de toute façon pas être habitable, pas même pour d'éventuelles luneslunes car elle se trouve en dehors de la zone d'habitabilitézone d'habitabilité. Elle orbite autour d'une naine jaunenaine jaune de type K, la plus massive, elle-même en couple avec une naine rougenaine rouge cinq fois moins massive que notre Soleil.

« Le satellite Kepler de la Nasa a fait la première détection d'une planète en orbite autour de deux étoiles. À environ 200 années-lumière de notre Système solaire, la planète Kepler 16b orbite autour de deux des 150.000 étoiles que la sonde surveille entre les constellations du Cygne et de la Lyre. Kepler a détecté la planète directement au moyen d'un transit planétaire, un événement où la luminosité d'une étoile diminue en raison du passage d'une planète devant elle. Les planètes en orbite autour d'étoiles doubles sont un sujet de prédilection des écrivains de science-fiction depuis longtemps, la plus célèbre étant celle du premier Star Wars en 1977, qui montrait un double coucher de Soleil vu depuis la planète fictive de Tatooine.

Jusqu'à présent, les astronomes n'étaient pas certains que de tels systèmes planétaires pouvaient réellement exister. Avec Kepler 16, ils ont confirmé que le double coucher de Soleil contemplé par Luke Skywalker est possible. La planète Kepler 16b est froide, gazeuse, et environ de la taille de Saturne. Les étoiles sont à la fois plus petites que le Soleil et plus jeunes que notre Système solaire d'environ 2 milliards d'années. Elles orbitent en s'éclipsant l'une l'autre tous les 41 jours de notre point de vue. La planète Kepler 16b orbitant elle autour de deux étoiles, tous les 229 jours.

Elle est hors de la zone habitable des étoiles, qui est la région où les températures permettent à l'eau liquide d'exister à la surface de la planète. Étant faite de gazgaz, Kepler 16b ne peut probablement pas abriter la vie, mais certains indices disent que des planètes rocheuses avec des doubles couchers de Soleil sont communes dans notre Galaxie. Et la découverte de ces indices par la mission Kepler aide à transformer la science-fiction en une réalité scientifique. »