Tous les systèmes planétaires ne se ressemblent pas. Là-bas, dans la grande et vaste galaxie, un certain nombre de configurations différentes ont été repérées, certaines très différentes de notre système domestique. Celles-ci incluent des planètes extrasolaires, ou exoplanètes, qui orbitent non pas une, mais deux étoiles, comme le monde fictif Star Wars de Tatooine.
Maintenant, pour la première fois, les astronomes ont pu détecter la minuscule attraction gravitationnelle qu’une telle exoplanète exerce sur l’une de ses étoiles hôtes, nous donnant un nouvel outil pour sonder et explorer ces mondes exotiques.
L’exoplanète elle-même n’est pas une nouvelle découverte. Son nom est Kepler-16b, situé à 245 années-lumière, et sa découverte a été annoncée en 2011.
Il a été salué comme la première détection confirmée et sans ambiguïté d’une exoplanète tournant autour de deux étoiles dans ce que nous appelons une orbite circumbinaire. En tant que tel, les astronomes l’ont beaucoup regardé, et nous en savons beaucoup à son sujet.
Cela le rend parfait pour essayer quelque chose de nouveau – en astronomie, utiliser une cible bien caractérisée et bien étudiée est un bon moyen de savoir si les techniques fonctionnent.
Dans ce cas, une équipe dirigée par l’astronome Amaury Triaud de l’Université de Birmingham au Royaume-Uni voulait voir s’ils pouvaient détecter le système planétaire à travers l’oscillation de l’une de ses étoiles, une technique connue sous le nom de vitesse radiale.
“Kepler-16b a été découvert pour la première fois il y a 10 ans par le satellite Kepler de la NASA en utilisant la méthode des transits”, a expliqué l’astronome Alexandre Santerne de l’Université de Marseille en France.
“Ce système était la découverte la plus inattendue faite par Kepler. Nous avons choisi de tourner notre télescope et de récupérer Kepler-16 pour démontrer la validité de nos méthodes de vitesse radiale.”
Lorsque nous recherchons des exoplanètes, il existe un certain nombre de méthodes différentes, mais deux sont les plus populaires. La méthode de loin la plus prolifique est ce que nous appelons la méthode de transit. Un télescope spatial fixera une partie du ciel, à la recherche de creux très faibles et réguliers dans la lumière des étoiles qui indiquent qu’une exoplanète passe entre une étoile et nous.
Comme mentionné précédemment, la deuxième méthode la plus fructueuse est la méthode de la vitesse radiale, qui repose sur la complexité gravitationnelle d’un système planétaire. Les étoiles, voyez-vous, ne sont pas des objets fixes fixes, avec des exoplanètes tourbillonnant autour d’elles. Chaque planète exerce sa propre influence gravitationnelle sur l’étoile, la faisant vaciller un peu, un peu comme un lanceur de disque. Le Soleil le fait aussi, influencé principalement par Jupiter.
Ce mouvement modifie la lumière observée de l’étoile. Lorsque l’étoile s’éloigne, les longueurs d’onde s’étirent et augmentent légèrement vers l’extrémité rouge du spectre ; lorsqu’il se rapproche, les longueurs d’onde se compriment et se déplacent vers l’extrémité bleue du spectre. Les astronomes peuvent utiliser ces changements pour détecter la présence d’une exoplanète en orbite.
Auparavant, cela n’avait été effectué que sur des étoiles uniques. Les étoiles binaires sont une perspective plus compliquée ; puisqu’elles orbitent l’une autour de l’autre, elles ont des mouvements beaucoup plus importants dans l’espace, ce qui rend plus difficile la détection du remorqueur gravitationnel beaucoup plus petit de toute exoplanète en orbite.
Pour contourner les problèmes survenus en essayant de démêler les spectres de deux étoiles brillantes, l’équipe a ciblé un système avec une étoile brillante et une étoile beaucoup plus faible. Ça a marché. Le télescope de 1,93 mètre de l’Observatoire de Haute-Provence en France a détecté un signal de vitesse radiale provenant de la plus brillante des deux étoiles.
Cela peut nous aider à apprendre beaucoup. D’une part, les mesures de vitesse radiale montrent à quel point une étoile se déplace, ce qui peut donner aux astronomes des mesures précises de l’une des propriétés clés d’une exoplanète : sa masse.
Les mesures de l’équipe ont montré que Kepler-16b représente environ un tiers de la masse de Jupiter, ce qui correspond aux estimations précédentes.
À leur tour, ces informations pourraient nous aider à comprendre comment les mondes circumbinaires se forment, ce qui est difficile à expliquer avec les modèles actuels de formation des planètes. Autour d’une seule étoile, un disque de poussière et de gaz appelé disque protoplanétaire – vestige de la formation de l’étoile – se rassemble en amas qui forment des planètes.
“En utilisant cette explication standard, il est difficile de comprendre comment les planètes circumbinaires peuvent exister. C’est parce que la présence de deux étoiles interfère avec le disque protoplanétaire, et cela empêche la poussière de s’agglomérer dans les planètes, un processus appelé accrétion”, a expliqué Triaud.
“La planète peut s’être formée loin des deux étoiles, où leur influence est plus faible, puis s’être déplacée vers l’intérieur dans un processus appelé migration pilotée par disque – ou, alternativement, nous pouvons trouver que nous devons réviser notre compréhension du processus d’accrétion planétaire .”
Des informations plus détaillées sur les types d’exoplanètes en orbites circumbinaires (ou même circumtrinaires) pourraient aider les astronomes à résoudre ce problème. L’équipe espère que leurs travaux ouvriront la voie à de futures détections, voire découvertes, de mondes circumbinaires.
La recherche a été publiée dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
