L'étoile de Tabby, « KIC 8462852 », étonne encore les astronomes. Ici, l'illustration d’une éruption d’une étoile active. © Goddard Space Flight Center, S. Wiessinger

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Étoile de Tabby : une exo-Saturne est-elle la clé du mystère ?

ActualitéClassé sous :Astronomie , exobiologie , étoile de Tabby

Depuis 2015, les astronomes observent les variations de luminosité anormales de KIC 8462852, alias étoile de Tabby. Les tentatives d'explications se sont multipliées. La dernière en date suppose de multiples transits produits par une grande planète entourée d'anneaux, comme notre Saturne, et par des astéroïdes de type troyen, comme ceux qui tournent avec Jupiter aux points de Lagrange. Intérêt pratique de cette hypothèse : elle est testable au cours de la prochaine décennie.

  • Plusieurs hypothèses ont été avancées pour rendre compte des étranges fluctuations de luminosité de l'étoile de Tabby.
  • La dernière en date suppose que ces fluctuations sont le produit d'une série de transits associés à une exo-Saturne, ses anneaux et ses astéroïdes troyens.
  • L'hypothèse est testable car elle prédit le retour des fluctuations déjà observées au cours des années 2020 à des dates relativement précises.

Nouveau rebondissement dans la saga de l'étoile de Tabby, ainsi nommée en référence à l'astronome Tabetha S. Boyajian qui a attiré l'attention de la communauté scientifique, et surtout du grand public, sur ses étranges variations de la luminosité. Il ne s'agit pourtant que d'une étoile jaune-blanc de la séquence principalea priori banale, située dans la constellation du Cygne à environ 1.280 années-lumière du Soleil. Les astrophysiciens la connaissent sous un nom plus technique : KIC 8462852. C'est ainsi qu'elle est désignée dans le Kepler Input Catalog (ou KIC), une base de données d'environ 13,2 millions de cibles utilisée par la mission Kepler.

Futura a consacré plusieurs articles à cet astre (voir ci-dessous), si déroutant que certains chercheurs n'ont pas hésité à interpréter ses variations de luminosité comme une technosignature d'une civilisation extraterrestre ayant construit une sphère de Dyson ou quelque chose dans le genre. Une toute dernière hypothèse vient d'être exposée dans un article déposé sur ArXiv. Elle est fascinante, semble plausible, au moins de prime abord, et, surtout, émet des prédictions testables dans quelques années tout au plus.

Un schéma explicatif montrant l'exo-Saturne (Planet with ring system) et ses troyens (Trojan asteroids) qui existent peut-être autour de l'étoile de Tabby. La courbe bleue représente les baisses de luminosité déjà constatées et qui seraient causées par des transits. En rouge figurent les baisses de luminosité prédites avec ce modèle, dans les premiers mois de 2021 (Early months of 2021). © F. Ballesteros, P. Arnalte-Mur, A. Fernandez-Soto et al.

Des transits d'une exo-Saturne et de troyens

La présence d'exoplanètes semble quasiment la règle autour des étoiles de la Voie lactée et tout indique une abondance de superterres et de géantes gazeuses. L'hypothèse d'une exoplanète autour de l'étoile de Tabby est donc recevable et, selon un groupe de quatre astronomes espagnols, elle pourrait être une exo-Saturne de grande taille, dotée d'un système d'anneaux et avec un rayon de l'ordre de cinq fois celui de Jupiter. Son transit devant l'étoile pourrait conduire aux bizarres baisses de luminosité qui ont attiré l'attention depuis 2015.

Mais pour cela, il faudrait admettre également l'existence d'une importante population d'astéroïdes qui seraient les analogues des troyens du Système solaire, comme ceux de Jupiter, et qui donc occuperaient les points de Lagrange L4 et L5 de l'exo-Saturne autour de KIC 8462852. Dans le cadre de cette hypothèse, les baisses de luminosité dues aux transits de la planète géante avec ses anneaux et des astéroïdes troyens, devraient être variables mais relativement régulières. La baisse dernièrement observée serait causée par une éclipse secondaire, celle du passage de l'exo-Saturne derrière l'étoile de Tabby.

Avec un rayon orbital d'environ six unités astronomiques (UA), ces corps font un tour complet en environ douze ans et le suivi de l'étoile doit donc permettre de vérifier cette hypothèse dans les années à venir. Ainsi, les chercheurs prédisent que l'un des groupes de troyens effectuera un nouveau transit durant les premiers mois de l'année 2021 (voir le schéma ci-dessus) et que l'exo-Saturne fera de même en 2023.

L'hypothèse séduit l'astrophysicien Franck Selsis mais, comme il l'a confié à Futura, il repère toutefois plusieurs problèmes, dont deux plus gros que les autres. La suite de ce texte est de lui.

L'astrophysicien Franck Selsis étudie les atmosphères planétaires et l'exobiologie. © University of Exeter


Les étoiles voisines semblent elles aussi curieuses

Si les anneaux sont suffisamment réfléchissants pour produire un transit secondaire, alors on devrait voir une modulation tout au long de l'orbite à mesure que leur éclairement varie...

Je vois en fait une autre (grosse) difficulté à ce modèle : il faut que les amas de troyens soient suffisamment denses et opaques pour donner des transits capables de faire diminuer de jusqu'à 25 % la luminosité de l'étoile. Or, s'ils sont opaques, il faut aussi qu'ils émettent (selon le principe thermodynamique qui veut que l'on ne peut pas avoir le beurre et l'argent du beurre). Cette émission serait à faible température certes mais, à 6 UA d'une étoile F3, il fait bien dans les 200 kelvins. Et une surface opaque aussi grande à 200 kelvins émet beaucoup dans l'infrarouge, sans doute plus que les limites supérieures que l'on a.

L'hypothèse du nuage interstellaire reste la plus crédible

Cette hypothèse est jolie mais elle laisse deux problèmes :

  • Elle n'explique pas la baisse continuelle de luminosité qui semble avérée au moins sur 4 ans de données fournies par Kepler.
  • Une étude de Makarov et Goldin semble montrer de façon convaincante que des baisses de luminosité affecteraient aussi les autres étoiles, beaucoup moins brillantes, situées juste à côté de KIC 8462852.

L'hypothèse qui reste la plus crédible est donc celle d'un nuage interstellaire qui passe devant l'étoile de Tabby... mais il reste alors à comprendre ce que sont les « condensations » opaques au sein du nuage et qui sont les causes des variations erratiques de sa luminosité.

En tout état de cause, l'hypothèse d'une exo-Saturne avec troyens va être testable très rapidement (et c'est sans doute déjà fait). En effet, si on suppose qu'on a vu le transit primaire (Dip 5) avec Kepler et que l'on voit aujourd'hui l'éclipse secondaire, la durée de ces deux évènements doit être quasiment la même (à moins que l'orbite ne soit très excentrique). Donc, si la baisse actuelle dure trop longtemps, ou bien a une forme ou une profondeur incompatibles, on pourra tout de suite éliminer ce scenario.

Si cette baisse est bien compatible avec une éclipse secondaire, alors il faudra attendre les prochaines baisses. Si elles reviennent au moment prédit du passage de la seconde population de troyens, alors ce sera un point assez fort en faveur de l'hypothèse.

Si d'autres baisses qui ne sont pas attribuables à des troyens surviennent ou si l'on confirme que les étoiles voisines ont aussi des variations alors le scenario sera rejeté. Par ailleurs, l'alerte ayant été donnée tôt je suis persuadé qu'il y a eu des observations spectroscopiques qui nous donneront des indications précieuses.

Je ne serai pas étonné qu'on ait déjà pointé Hubble sur cette étoile si la géométrie le permettait.

Pour en savoir plus

L'étoile de Tabby, « KIC 8462852 », étonne encore les astronomes

Article de Jean-Luc Goudet publié le 24/05/2017

Une baisse brutale de luminosité vient d'être observée sur la très étrange étoile dite « de Tabby ». Ce n'est pas une première mais la chute, en deux jours seulement, montre bien qu'il se passe des phénomènes assez catastrophiques autour de cet astre.

L'étoile KIC 8462852, alias Tabby, fait encore parler d'elle. Et l'information vient de nouveau de l'astronome qui en a étudié les étranges fluctuations de luminosité, Tabetha Boyajian, de la Louisiana State University (ces fluctuations ont été découvertes par une association de « chasseurs de planètes », Planet Hunters, des volontaires bénévoles travaillant sur les images du télescope spatial Kepler). C'est le prénom de cette femme qui a valu son surnom à cette étoile fantasque située à 1.280 années-lumière, dans la constellation du Cygne.

Dans un tweet, cette spécialiste de la recherche des exoplanètes montre les résultats obtenus avec le télescope spatial Kepler : entre le 17 et le 19 mai 2017, la luminosité de l'étoile a brusquement chuté d'environ 2 %. Cette baisse n'est pas une première, puisque c'est une diminution générale de luminosité qui est observée depuis septembre 2015, avec des fluctuations apparemment chaotiques.

Les valeurs de luminosité de l'étoile KIC 8462852 début mai 2017, indiquées avec leurs barres d'erreur. Entre le 14 et le 16 mai (à droite sur le graphique), la luminosité passe de 1,002 à 0,98 environ, soit une baisse d'à peu près 2 %. © Tabetha Boyajian

Tabby se fait moins mystérieuse

L'étoile de Tabby est surveillée par plusieurs équipes et cette baisse de 2 % en deux jours, énorme, ne risquait pas de passer inaperçue. La saga de cette étude, suivie par Futura, est détaillée dans les articles ci-dessous.

Les hypothèses romantiques initiales, imaginant de gigantesques constructions spatiales élaborées par des civilisations technologiques avancées, comme des sphères de Dyson, ont laissé place à des explications plus prosaïques. Des flots de comètes ou la désintégration d'une planète, entourée de satellites, et en train d'être avalée par l'étoile, restituent assez bien les phénomènes observés.


L'étoile de Tabby a peut-être tout simplement avalé une planète

Article de Laurent Sacco publié le 12 janvier 2017

Une explication convaincante a peut-être été enfin trouvée pour les caprices perturbants de l'étoile de Tabby. Point de grands travaux cosmiques entrepris par des E.T. mais simplement une étoile classique qui serait en train de finir de digérer une exoplanète avalée depuis peu.

Cela fait maintenant plus d'un an que la fameuse étoile de Tabby revient régulièrement sur le devant de la scène. Elle figure sous la dénomination de KIC 8462852 parmi les objets intéressants observés avec Kepler, le célèbre chasseur d'exoplanètes. À la base, il s'agit simplement d'une étoile jaune-blanc de la séquence principale située dans la constellation du Cygne, à environ 1.280 années-lumière du Soleil. Ses étranges variations de luminosité mises en évidence par le satellite de la Nasa ont beaucoup fait parler d'elle.

Il fut en effet proposé qu'elles soient le produit de l'activité d'une civilisation E.T. tellement avancée que celle-ci ait finalement atteint le stade dit « de type II », selon la classification de Kardashev, et entrepris la construction d'une sphère de Dyson.

Autre variation sur le même thème, les baisses de luminosité observées pourraient provenir du passage devant l'étoile des restes d'une planète détruite à la suite d'une guerre entre deux civilisations E.T. qui auraient utilisé pour cela l'équivalent de l'Étoile de la Mort de Star Wars.

Plus prosaïques, certains astrophysiciens évoquaient le passage d'un essaim de comètes ou une activité particulière de l'étoile, résultant seulement des lois de la physique. D'autres viennent maintenant de publier sur arXiv, une nouvelle théorie qui, là encore, ne peut que décevoir les fans de l'hypothèse d'une technosignature avec l'étoile de Tabby.

L’astronome Tabetha S. Boyajian nous explique comment a débuté le mystère de l’étoile KIC 8462852. Pour afficher les sous-titres, cliquez sur l’icône en bas à droite et choisissez votre langue. © TED

Une exoplanète engloutie il y a entre 200 et 10.000 ans

Rappelons les faits. Kepler a montré que la courbe de lumière de KIC 8462852 a présenté de façon pas vraiment périodique, de brusques creux indiquant une baisse transitoire jusqu'à 22 % de la lumière que nous recevons de cette étoile. En fouillant dans les archives photographiques, des astronomes ont pu montrer également que la luminosité de l'étoile de Tabby avait baissé de 14 % entre 1890 et 1989. Tout cela ne s'accorde pas avec ce que l'on sait de la théorie standard de la structure stellaire et de l'évolution d'une étoile comme KIC 8462852.

Il semble à présent que tout s'éclaire si l'on admet que l'étoile de Tabby a tout simplement avalé une exoplanète. Au passage, elle aurait également détruit par ses forces de marée des lunes qui l'entouraient, laissant ainsi d'importants débris en orbite, capables d'éclipser à l'occasion sa lumière du point de vue du satellite Kepler.

Les calculs montrent que l'énergie gravitationnelle ajoutée à l'étoile lorsqu'elle a avalé cette planète (à la façon de celle que l'on récupère avec une chute d'eau pour produire de l'électricité) a pu la rendre temporairement plus brillante. Les astrophysiciens auraient simplement observé depuis un siècle son retour à son état d'équilibre standard. La quantité d'énergie gravitationnelle libérée dépendant de la masse de l'exoplanète, ce retour à la normale a pris alors un temps différent. L'événement a pu se produire il y a entre 200 et 10.000 ans environ.

L'hypothèse est intéressante, car elle fait d'une pierre deux coups, expliquant à la fois la variation lente de la luminosité de l'étoile et ses brusques chutes, suivies d'un rétablissement.


Le mystère de l'étoile « KIC 8462852 » vient peut-être de l'intérieur

Article de Xavier Demeersman publié le 29/12/2016

Du nouveau dans l'affaire du cas mystérieux et sans équivalent de KIC 8462852, alias l'étoile de Tabby : en quête de réponses sur les changements de luminosité erratiques de cet astre, des chercheurs pensent avoir trouvé une explication. La cause se situerait dans l'étoile elle-même. Ce ne serait donc pas une mégastructure construite par des extraterrestres...

Que peut-il bien se passer autour de l'étoile KIC 8462852, située à près de 1.300 années-lumière de la Terre ? Depuis sa découverte annoncée en septembre 2015, celle qui a été surnommée l'étoile de Tabby, en référence à sa codécouvreuse Tabetha Boyajian, s'est taillée une réputation d'« étoile la plus mystérieuse de la Galaxie ». En cause, ses changements de luminosité importants et irréguliers qui demeurent inexpliqués. Débusquée par le télescope Kepler, satellite-chasseur d'exoplanètes très sensible à la moindre baisse de luminosité des étoiles qu'il surveillait alors en direction de la constellation du Cygne, elle continue d'intriguer. De mémoire d'astronome, on n'avait jamais vu pareil comportement erratique d'une étoile de ce type.

Depuis plus de quinze mois, les études de ce cas sans équivalent se succèdent et à chaque fois, c'est le même constat, KIC 8462852 est de plus en plus mystérieuse. Tous les scénarios ont été envisagés, de l'obstruction de sa lumière par un essaim de comètes à celui — moins naturel — d'une mégastructure l'enveloppant (de type sphère de Dyson). Mais aucun n'a vraiment su convaincre les chercheurs jusqu'ici. Pour combien de temps encore, KIC 8462852 va-t-elle garder ses secrets ?

Illustration d’une sphère de Dyson construite autour d’une étoile, hypothèse envisagée pour expliquer les étranges variations de luminosité de l’étoile KIC 8462852. © capnhack.com

L'étoile de Tabby vit-elle une crise ?

Pour une équipe de chercheurs qui a récemment mené l'enquête, les variations de luminosité que présente depuis au moins la fin du XIXe siècle KIC 8462852 ne sont sans doute pas imputables à une construction d'une civilisation extraterrestre. Dans leur étude qui vient de paraître dans The Physical Review Letters, ils proposent d'en chercher l'origine au sein de l'étoile elle-même et de son activité interne. L'étoile serait instable et sa luminosité aussi.

Les auteurs ont analysé le spectre des grandes et des petites variations de luminosité, c'est-à-dire leurs fréquences d'apparition au fil du temps. Selon eux, ces fluctuations se ressemblent beaucoup à différentes échelles de durées. Ils expliquent que le modèle mathématique qui décrit le mieux ces variations est le même que celui... des avalanches. Dans ce cas, il y a deux valeurs, expliquent-ils : la dimension de la surface de neige concernée et la durée de l'évènement. Assimilez la première à la chute de luminosité et la seconde au temps qu'elle dure et vous obtenez des fonctionnements analogues. En fait, ces « statistiques d'avalanches » se retrouvent dans de nombreux phénomènes naturels, des tempêtes solaires à l'activité neuronale du cerveau.

Leur point commun est qu'ils concernent des systèmes en déséquilibre se trouvant très près d'une transition de phase, quand un solide devient liquide, par exemple. Karin Dahmen, astrophysicienne à l'université de l'Illinois à Urbana-Champaign, et qui fait partie des auteurs, en donne un autre : « la déformation lente des matériaux un peu fragiles où un premier petit crépitement devient de plus en plus fort jusqu'à ce qu'il y ait un grand clac quand le matériel se brise. Les petits évènements dans notre étoile pourraient être les petits craquements, tandis que les plus grands pourraient être analogues au grand claquement ».

En somme, KIC 8462852 est peut-être une étoile très active avec des explosions massives qui occultent arbitrairement une partie de sa lumière. Un cas très rare qui n'avait jamais été observé et a pu induire en erreur, pensent les auteurs. Il est encore trop tôt pour conclure que le mystère est élucidé. Rendez-vous dans le prochain épisode de ce feuilleton passionnant...


L’étoile de Tabby, plus mystérieuse que jamais

Article de Laurent Sacco publié le 15/08/2016

Plus les astronomes étudient la fameuse étoile de Tabby (KIC 8462852), plus ses variations de luminosité laissent perplexe. Si certaines hypothèses, comme une collision entre planétésimaux, une sphère de Dyson E.T. ou une activité propre à l'étoile, peuvent expliquer certaines de ces variations, aucune ne semble totalement satisfaisante.

Comme le montre un article déposé sur arXiv par deux astronomes, il y a un nouveau rebondissement dans l'affaire de la mystérieuse étoile KIC 8462852, une étoile jaune-blanc de la séquence principale située dans la constellation du Cygne à environ 1.280 années-lumière du Soleil. Elle est aussi connue sous le nom d' « étoile de Tabby » en référence à l'astronome Tabetha S. Boyajian qui a attiré l'attention de la communauté scientifique, et surtout du grand public, sur le comportement bizarre des variations de la luminosité de cet astre en 2015.

En fait, ces variations ont été signalées une première fois par des amateurs faisant partie du programme Planet Hunters sur le fameux site de science citoyenne Zooniverse, extension du projet original Galaxy Zoo qui invitait les internautes à classer les galaxies. Tabetha S. Boyajian n'en fait pas mystère, comme elle l'explique dans une conférence de TEDx (voir la vidéo ci-dessus).

Les chercheurs sont perplexes devant la courbe de lumière de KIC 8462852 enregistrée depuis quelques années par Kepler. Ce satellite était destiné à détecter et étudier des exoplanètes dans une région de la Voie lactée afin de faire avancer l'exobiologie. Pour cela, il faut surprendre des répétitions périodiques de chutes caractéristiques de la luminosité d'une étoile à l'occasion d'un transit planétaire. Or, les chutes découvertes dans le cas de l'étoile de Tabby s'accordaient mal avec celles causées par une exoplanète.

Des extraterrestres autour de l'étoile de Tabby ?

Plusieurs hypothèses ont été proposées :

  • celle de nuages de poussières dans un disque entourant l'étoile ;
  • celle d'un essaim de comètes ;
  • celle d'une sphère de Dyson construite par des extra-terrestres ;
  • celle des restes d'une planète détruite par une guerre interstellaire.

Cependant, toutes ces hypothèses comportent des problèmes. La présence de concentrations de poussières ou d'un gigantesque artefact E.T. absorbant l'énergie de l'étoile, par exemple, devrait laisser une signature nette dans le domaine de l'infrarouge ; pourtant, on n'observe rien de ce genre. Écoutée dans le domaine radio par les membres du programme Seti, l'étoile KIC 8462852 est restée muette.

Mais voilà que Benjamin T. Montet et Joshua D. Simon, des astronomes en poste respectivement au Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, du célèbre Caltech où enseignait Richard Feynman, et au Carnegie Institute of Science, viennent de montrer que KIC 8462852 se comporte de façon encore plus bizarre qu'on ne l'imaginait.

Les chercheurs ont examiné la totalité des enregistrements photométriques des variations de luminosité de l'étoile de Tabby observées et mesurées par Kepler au cours des quatre dernières années. (Le satellite fait de même toutes les 30 minutes avec les 160.000 étoiles qu'il surveille dans son champ d'observation.)

Observée durant 1.600 jours environ par Kepler, la luminosité de l'étoile de Tabby (KIC 8462852) montre une diminution constante avec une brusque chute. © B. Montet et J. Simon

Une collision de planétésimaux autour de KIC 8462852 ?

Benjamin T. Montet et Joshua D. Simon ont constaté qu'au cours des 1.000 premiers jours d'observation (un peu plus de deux ans et demi), l'étoile a connu une baisse relativement constante de sa luminosité, ce qui, au total, donne une diminution de 0,9 %. Cependant, au cours des 200 jours suivants, la chute a été plus rapide, avec un total cette fois-ci de 2 %.

Or, il n'y a pas plus d'explications naturelles vraiment convaincantes à ces variations (par exemple en se basant sur la théorie de la structure stellaire) qu'aux brusques chutes ressemblant à des transits déjà découverts avec l'étoile de Tabby. Il n'est certes pas rare de trouver dans les étoiles surveillées par Kepler un changement de 0,6 % de la luminosité sur une période de quatre ans mais pas avec une baisse de luminosité de 2 % en 200 jours comme dans le cas de KIC 8462852...

En fait, comme Montet et Simon l'expliquent dans leur article, on peut rendre compte de la brusque diminution de la luminosité de 2 % en faisant intervenir un nuage de poussières et de gaz issu d'une collision entre deux planétésimaux ; même des restes de ces planétésimaux sur des orbites très elliptiques pourraient rendre compte des variations de luminosité irrégulières découvertes au début de cette histoire. Toutefois, cela ne rend pas compte de la diminution de la brillance de l'étoile de 0,9 % en 1.000 jours.

Au final, selon les chercheurs, si les variations observées sont très probablement dues aux transits de quelque chose entre nous et l'étoile de Tabby et pas à l'activité de l'étoile elle-même, il nous reste à déterminer exactement de quoi il s'agit.

On en saura peut-être plus grâce à une campagne d'observation réalisée avec le réseau mondial de télescopes privés LCOGT (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network) et financée via la plateforme Kickstarter.

Interview : qu'est-ce qu'une exoplanète ?  La question des exoplanètes est très ancienne en astronomie. Leur existence est pour la première fois attestée de façon indirecte dans les années 1990. Futura-Sciences a rencontré Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom, afin qu’il nous parle plus en détail de ce passionnant sujet.