Africa-Press – Congo Brazzaville. La chasse continue ! Grâce au satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), les astronomes découvrent régulièrement de nouvelles exoplanètes orbitant autour d’étoiles situées dans la banlieue, élargie, de notre système solaire.
L’engin accumule d’énormes quantité de données que les scientifiques ne pourraient pas à eux seuls trier. Heureusement, un projet de recherche participatif (le programme Planet Hunters) leur apporte le concours de plus de 43.000 bénévoles répartis dans 90 pays. Une équipe d’une quinzaine de membres a ainsi permis la découverte de TOI 4633 c.
Une planète dans une configuration rare
L’exoplanète, surnommée Percival (d’après le personnage de la saga Harry Potter), orbite autour d’une étoile similaire au Soleil à quelques 370 années-lumière. Après la détection de son premier transit (voir encadré) par les membres de Planet Hunters, elle a été étudiée plus attentivement par une équipe du Flatiron Institute, à New York. Il s’avère qu’elle recèle quelques surprises !
Commençons par une succincte description: TOI 4633 c mesure environ 3,2 diamètres terrestres, elle rentre donc dans la catégorie des mini-Neptunes, des astres similaire à notre planète Neptune mais de plus petite taille. Elle n’a pas de surface solide et son épaisse atmosphère est composée de vapeur d’eau, de méthane et d’hydrogène.
Les caractéristiques des astres qui forment le système TOI 4633. Crédits: Lucy Reading-Ikkanda/Fondation Simons.
Première caractéristique rare, la planète a une orbite longue puisqu’elle met 272 jours à faire le tour de son étoile. C’est la deuxième plus longue orbite de toutes les planètes découvertes avec les données de TESS et seulement l’une des cinq où l’année dure plus de 100 jours.
Les astronomes ont voulu en apprendre un peu plus et ils ont donc sondé le système avec les spectromètres HIRES, installé sur le télescope Keck à Hawaï, et SOPHIE, à l’Observatoire de Provence. Ces observations avaient notamment pour but de déterminer la masse de la planète en utilisant la méthode des vitesses radiales (voir encadré).
Les résultats, publiés dans The Astronomical Journal, ne sont pas très probants. Ils permettent toutefois de fixer une limite supérieure pour la masse de Percival: elle est de 47 masses terrestres mais la planète est sans doute bien plus légère. Surtout, cette méthode a mis en évidence la probable existence d’une deuxième planète, TOI 4633 b, une Jupiter chaude toute proche de l’étoile dont elle fait le tour en 34 jours.
Une étoile double
D’autres observations et l’analyse des données d’archives faisant partie du Washington Double Star Catalog, conservé par l’Observatoire naval américain, et recueillies entre 1905 et 2011, ont révélé que l’étoile que les astronomes pensaient étudier était en fait une étoile double.
Les deux, TOI 4633 A et TOI 4633 B, sont actuellement trop proches l’une de l’autre pour être distinguées individuellement depuis la Terre. Cette découverte rend les deux exoplanètes encore plus intéressantes.
En effet, les modèles suggèrent qu’il y aurait deux fois moins de chance de former une planète dans un système d’étoile double compte tenu des perturbations gravitationnelles induites par la présence de deux corps massifs.
Un simulateur pour comprendre comment on détecte les planètes
Deux méthodes indirectes sont principalement utilisées pour découvrir des exoplanètes: celle des transits et celle des vitesses radiales. La première consiste à détecter les infimes variations périodiques de l’intensité lumineuse qui se produisent quand une planète passe devant son étoile. Elle permet également d’en déduire sa taille.
La seconde analyse le spectre lumineux de l’étoile: la présence d’une planète en orbite provoque des mouvements réguliers de cette dernière. Pour un observateur terrestre, l’étoile s’éloigne et se rapproche. Ces changements s’accompagnent d’un décalage vers le rouge quand elle s’éloigne et vers le bleu quand elle se rapproche. Ces très subtils décalages peuvent être observés par des spectrographes comme SOPHIE. Cette technique renseigne aussi sur la masse de l’exoplanète.
Un simulateur, mis en ligne par le Laboratoire d’astrophysique de Marseille, permet d’avoir un aperçu des courbes que doivent analyser les astronomes pour ces deux méthodes. Il est possible de faire varier plusieurs paramètres et ainsi de se rendre compte de leur impact pour les instruments qu’ils utilisent. L’étoile, dans cette simulation, est semblable au Soleil.
Il faudra attendre près de 30 ans pour que les deux étoiles soient suffisamment éloignées l’une de l’autre, du point de vue terrestre, pour en savoir plus sur la façon dont ce drôle de système est charpenté. Ainsi, concernant la deuxième planète découverte, il est actuellement impossible de dire si elle tourne autour de la même étoile que Percival ou autour de l’autre.
Dans la zone habitable
Selon les auteurs, la mini-Neptune se trouve dans zone habitable du système, c’est-à-dire à une distance qui autorise la présence d’eau liquide à la surface. Ils ne s’attendent toutefois pas à y trouver de la vie, compte tenu qu’il s’agit là d’une planète gazeuse sans surface solide.
Néanmoins, ce type d’astre a de grandes chances de posséder un ou plusieurs satellites rocheux, les spécialistes les nomment des exolunes. Ces objets, dont peut-être un ou deux seulement sont actuellement connus mais pas encore tout à fait confirmés, pourraient eux abriter (comme les lunes de Jupiter ou Saturne) des océans et donc potentiellement de la vie.
Comme TOI 4633 A est, de loin, l’étoile la plus lumineuse autour de laquelle on a trouvé une exoplanète dans la zone habitable, ce système sera une cible d’intérêt pour la recherche d’exolunes.
De plus, la présence d’une deuxième étoile, qui orbite autour de la première en 230 ans, permettra aux astrophysiciens de mieux comprendre comment de telles configurations peuvent autoriser la formation de planètes et quelles sont leurs stabilités.
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