Des chercheurs travaillant avec des données du satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA ont découvert une planète en orbite autour de deux étoiles. Initialement, le système a été identifié par des citoyens scientifiques comme une paire d'étoiles binaires éclipsantes sans planète. Mais un stagiaire examinant de plus près ces données a constaté qu'elles étaient mal identifiées.
Le nom du stagiaire est Wolf Cukier et il était stagiaire d'été au Goddard Space Flight Center de la NASA, l'agence qui gère TESS. Les scientifiques citoyens de Zooniverse du programme Planet Hunters TESS ont capturé les variations de luminosité des étoiles dans les données TESS et les ont téléchargées. Cukier examinait ces téléchargements de plus près lorsqu'il est tombé sur les données de TOI 1338, un système d'étoiles binaires à environ 1300 années-lumière de là dans la constellation Pictor.
"Je cherchais dans les données tout ce que les volontaires avaient signalé comme un binaire à éclipses, un système où deux étoiles tournent l'une autour de l'autre et de notre point de vue s'éclipsent chaque orbite", a déclaré Cukier. «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 moment était mal choisi. C'était une planète. »
Une planète circumbinaire est une planète qui orbite autour de deux étoiles, et c'est la première de TESS. Il existe plus de 20 autres circumbinaries confirmés et une poignée de circumbinaries non confirmés ou douteux. Cette découverte a été présentée lors d’une table ronde lors de la réunion annuelle de l’American Astronomical Society. Cukier et d'autres chercheurs ont soumis leurs résultats dans un article à une revue scientifique.
La planète s'appelle TOI 1338 b et c'est la seule planète que nous connaissons dans le système. Il est environ 6,9 fois plus grand que la Terre, ce qui le place entre Neptune et Saturne pour comparaison. L'une des étoiles qu'il orbite est environ 10% plus massive que notre Soleil, tandis que l'autre est plus froide et plus sombre, et ne représente qu'un tiers de la masse du Soleil. Étant donné que TOI 1338 b est sur presque le même plan que les étoiles, il subit des éclipses solaires tous les 15 jours.
TESS fonctionne en détectant les planètes passant entre nous et leurs étoiles. Chaque fois que cela se produit, cela s'appelle un transit. Ses caméras sensibles peuvent détecter ces minuscules gouttes de lumière de l'étoile. TESS est sur une mission de deux ans pour détecter les exoplanètes en étudiant le même secteur du ciel pendant 27 jours à la fois. Son objectif est de trouver des mondes semblables à la Terre autour des étoiles proches, qui sont plus faciles à suivre pour d'autres observatoires et télescopes.
Mais la plupart des exoplanètes détectées jusqu'à présent par TESS et d'autres chasseurs de planètes tournent autour d'une seule étoile. Les circumbinaries comme TOI 1338 b sont plus difficiles à détecter. Les deux étoiles du système sont également en orbite, ce qui rend difficile de démêler les différents transits et creux dans la lumière. Dans ce cas, la petite étoile passe devant la plus grande, créant une baisse similaire de la lumière des étoiles comme le transit de la planète.
"Ce sont les types de signaux avec lesquels les algorithmes ont vraiment du mal."
Vaselin Kostov, auteur principal, SETI Institute et Goddard Space Flight Center
Les transits de TOI 1338 b se produisent de manière irrégulière, entre 93 et 95 jours, ce qui le rend non périodique. Et la profondeur et la durée des transits sont également variables, en raison du mouvement des deux étoiles. La difficulté est aggravée par le fait que TESS ne peut voir que le transit de la planète devant la plus grande étoile, pas la plus petite.
"Ce sont les types de signaux avec lesquels les algorithmes ont vraiment du mal", a déclaré l'auteur principal Veselin Kostov, chercheur à l'Institut SETI et Goddard, qui a travaillé sur d'autres études des planètes circumbinaires. "L'œil humain est extrêmement bon pour trouver des modèles dans les données, en particulier des modèles non périodiques comme ceux que nous voyons dans les transits de ces systèmes."
Cukier a examiné les données de transit et était incertain au début. Chaque transit devait être examiné individuellement, car le transit de la planète et le transit de la petite étoile devant la plus grande produisaient des creux similaires à la lumière des étoiles. Au départ, il semblait que la petite étoile provoquait le plongeon, mais le moment choisi ne correspondait pas à une éclipse. L'équipe a utilisé un progiciel appelé «Eleanor», du nom du protagoniste du «Contact» de Carl Sagan, pour les aider à comprendre ce qu'ils voyaient.
«À travers toutes ses images, TESS surveille des millions d'étoiles», a déclaré la co-auteure Adina Feinstein, étudiante diplômée de l'Université de Chicago. "C’est pourquoi notre équipe a créé eleanor. C'est un moyen accessible de télécharger, d'analyser et de visualiser les données de transit. Nous l'avons conçu en pensant aux planètes, mais d'autres membres de la communauté l'utilisent pour étudier les étoiles, les astéroïdes et même les galaxies. »
TESS n'est pas le premier à étudier TOI 1338. Il a été étudié à partir du sol dans des levés de vitesse radiale. Ces données d'archives ont aidé l'équipe à identifier l'orbite du TOI 1338 b. Selon eux, l'orbite de la planète sera stable pour les 10 millions d'années à venir, même si de notre point de vue elle cessera de transiter devant son étoile en novembre 2023. Puis vers 2031 nous verrons à nouveau les transits, grâce à l'angle de l'orbite.
Bien que nous n'en ayons identifié que quelques-uns, les circumbinaries peuvent être relativement courants. Ils sont juste difficiles à trouver, surtout les petits, même si les circumbinaries sont plus susceptibles de transiter que les planètes en orbite autour d'une seule étoile.
Les planètes circumbinaires peuvent avoir des caractéristiques étranges par rapport aux planètes en orbite autour d'une seule étoile. Les caractéristiques orbitales de ces systèmes peuvent être complexes et dynamiques. Certains astronomes les appellent «violents».
Un appareil circumbinaire découvert en 2014, le Kepler 413-b, a une inclinaison axiale qui peut varier jusqu'à 30% en 11 ans. Il se trouve près du bord intérieur de la zone habitable et ses saisons peuvent varier énormément. Les astronomes étudiant la planète ont observé trois transits se produisant à 66 jours d'intervalle. Ensuite, il n'y a pas eu de transits pendant 800 jours, suivis de cinq autres transits également séparés de 66 jours chacun. Ces lacunes dans les transits amènent les scientifiques à croire qu'il y a beaucoup plus de circumbinaries là-bas, nous n'observons tout simplement pas au bon moment pour les voir transiter.
Les systèmes d'étoiles binaires sont courants, et les astronomes s'attendent à ce que TESS trouve des centaines de milliers d'autres systèmes d'étoiles binaires éclipsant au cours de la mission de deux ans. Sur cette base, le vaisseau spatial est susceptible de trouver beaucoup plus de planètes circumbinaires. Pour référence, Kepler a trouvé 12 planètes circumbinaires dans 10 systèmes d'étoiles binaires à éclipses.
Plus:
- Communiqué de presse: La mission TESS de la NASA dévoile son premier monde avec deux étoiles
- Space Magazine: Hubble détecte une planète autour du système d'étoiles binaires
- Entrée Wikipédia: Planètes circumbinaires
