Surprise : une troisième Tatooine autour de l'étoile double Kepler 47

Comme Tatooine, monde désertique de Star Wars, l'exoplanète Kepler 47d gravite autour de deux étoiles, un couple nommé Kepler 47 situé à environ 3.340 années-lumière de la Terre. L'entourage de l'étoile double Kepler 47 comptait déjà deux membres et se confirme ainsi comme « le plus intéressant » système planétaire circumbinaire (en orbite autour de deux astres) connu, selon un communiqué de l'université d'État de San Diego. Car Kepler 47 est jusqu'à preuve du contraire le seul système binairesystème binaire où plusieurs exoplanètes ont été identifiées.

L'étoile double Kepler 47 se compose d'une naine jaunenaine jaune similaire au SoleilSoleil, mais rayonnant 84 % de sa luminositéluminosité, et d'une naine rougenaine rouge encore moins brillante (1 % de la luminosité du Soleil). Elles se tournent autour en 7,45 jours. Deux premières exoplanètes, Kepler 47b et Kepler 47c, ont été découvertes dans ce système en 2012 grâce aux observations du télescope spatialtélescope spatial Kepler, par la méthode des transitstransits, c'est-à-dire par le passage des planètes devant l'étoile double. L'existence d'une troisième planète était suspectée, mais vient seulement d'être confirmée par une équipe d'astronomesastronomes menée par Jerome Orosz de l'université d'État de San Diego. Une publication dans The Astronomical Journal salue cette annonce.

Visite virtuelle du système de Kepler 47, une étoile binaire autour de laquelle gravitent trois exoplanètes connues, Kepler 47b, Kepler 47d et Kepler 47c, dans leur ordre d'éloignement à l'étoile. © Nasa/JPL Caltech/T. Pyle

Kepler 47d, la planète du milieu

Dès 2012, un transit inexpliqué de 4,15 heures devant l'étoile binaire et non attribuable aux deux premières planètes avait été observé dans les données de Kepler. En 2015, des chercheurs ont prédit par des modélisationsmodélisations la présence d'une troisième planète responsable de cet évènement isolé. Jerome Orosz et ses collègues ont enfin pu mettre le doigt sur elle après avoir identifié des transits supplémentaires.

Baptisée Kepler 47d, cette planète est la plus grosse des trois. Elle fait sept fois la taille de la Terre. Elle se situe à 0,7 unité astronomiqueunité astronomique (UA) de l'étoile double, soit 0,7 fois la distance Terre-Soleil, et complète son orbite en 187 jours. Les astronomes la surnomment la « planète du milieu » puisqu'elle se situe entre ses voisines, Kepler 47b et Kepler 47c.

Vue d'artiste des trois exoplanètes en orbite autour de l'étoile double Kepler 47. Celle de gauche est Kepler 47b, celle de droite est Kepler 47c. Elles ont été découvertes en premier. Au milieu, se trouve la planète la plus récemment découverte, Kepler 47d. Leur ordre de découverte ne correspond pas à leur ordre dans le système planétaire. © Nasa/JPL Caltech/T. Pyle

Pour rappel, Kepler 47b, la planète la plus proche de l'étoile (0,3 UA), est aussi la plus petite, avec une taille 3,1 fois supérieure à la Terre. Elle tourne autour de l'étoile en 49 jours et demi. La planète la plus éloignée, Kepler 47c, se trouve dans la zone habitable à une distance quasiment égale à 1 UA. C'est toutefois une géante gazeusegéante gazeuse 4,7 fois plus grande que la Terre, donc peu propice à la vie telle que nous la connaissons. Elle effectue une orbite complète en 303 jours.

Kepler 47d est aussi une géante gazeuse à l'instar de Kepler 47c. Elles ont toutes deux une densité étonnamment faible, inférieure à celle de SaturneSaturne, la planète la moins dense du Système solaireSystème solaire. Une telle caractéristique se retrouve couramment pour les Jupiter chaudesJupiter chaudes, explique-t-on dans le communiqué de l'université, mais surprend ici car Kepler 47c et Kepler 47d ont une température de surface plutôt douce, respectivement -32 °C et 10 °C. En revanche, sur Kepler 47b, une planète de type superterresuperterre, la température s'élève à 169 °C.

Kepler 47, la première étoile double avec des exoplanètes

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco, publié le 31/08/2012

Kepler avait déjà mis au jour des étoiles doubles autour desquelles gravitait une exoplanète. Mais avec l'étoile binaire Kepler 47, ce sont deux exoplanètes, dont l'une est dans la zone d'habitabilitézone d'habitabilité, qui viennent d'être découvertes par la sonde américaine. De quoi augmenter la probabilité de trouver de la vie dans la Voie lactéeVoie lactée.

Carl Sagan et Arthur Clarke ne sont plus là pour assister aux découvertes concernant les exoplanètes. On ne saura jamais ce qu'ils auraient pensé des observations démontrant que des milliards de superterres existent dans la zone d'habitabilité de leur étoile, pas plus que du contenu d'un article récemment déposé sur arxiv par un groupe d'astronomes. Des chercheurs y annoncent en effet avoir observé le premier système planétaire autour d'une étoile double.

Une vue d'artiste de Kepler en plein travail, enregistrant la courbe de luminosité d'une étoile et y découvrant un transit planétaire. © Nasa

Pendant longtemps, on a pensé que les perturbations gravitationnelles causées par deux étoiles en orbite relativement rapprochées ne devaient pas être favorables à la formation de planètes. Toutefois, les observations de SpitzerSpitzer laissaient supposer depuis quelques années que des exoplanètes pouvaient exister autour d'étoiles binaires. Il était donc permis de rêver : bientôt, l'équivalent de la Tatooine de Star Wars, avec ses deux couchers de soleil, serait-elle découverte dans la GalaxieGalaxie ?

Une représentation d'artiste de l'étoile double Kepler 47 et ses deux exoplanètes. La binaire est constituée par une naine rouge en orbite rapprochée autour d'une étoile de type solaire. © Nasa/JPL-Caltech/T. Pyle 

Cela n'a pas encore été le cas. Toutefois, le satellite Kepler de la NasaNasa a récemment fourni des preuves de l'existence d'étoiles doubles avec une exoplanète en orbite autour des deux étoiles. On connaît ainsi les trois exemples que sont Kepler 16b, Kepler 34b et Kepler 35b.

Kepler 47c, une Neptune dans la zone habitable

Avec l'étoile Kepler 47 située à 4.900 années-lumière dans la constellationconstellation du Cygne, les astronomes n'ont toujours pas découvert de Tatooine mais  bel et bien le premier exemple de système planétaire autour d'une étoile double. Kepler 47b et Kepler 47c orbitent ainsi autour d'une étoile binaire constituée d'un astre similaire au Soleil, mais dont la luminosité n'est que de 87 % de celle de notre étoile, et d'une naine rouge. Cette étoile a un diamètre correspondant à un tiers de celui du Soleil et une luminosité 100 fois plus faible environ.

Sur le schéma du haut on a représenté le système planétaire double de Kepler 47 avec ses deux exoplanètes. En bas, la taille du Système solaire à l'échelle pour une comparaison. On voit que Kepler 47c est dans la zone d'habitabilité (habitable zone en anglais). © Nasa/JPL-Caltech/T. Pyle 

Si les deux étoiles bouclent leur orbite l'une autour de l'autre en 7,5 jours, il faut moins de 50 jours à Kepler 47b pour le faire autour de ses deux soleils et 303 jours à Kepler 47c pour faire de même. Si Kepler 47b est une superterre avec un rayon valant 3 fois celui de la Terre, elle n'est cependant pas habitable car bien trop chaude. C'est la plus petite exoplanète connue en orbite autour d'une étoile double.

Sur cette image d'artiste se trouvent deux géantes gazeuses, Kepler 47c  à gauche et Kepler 47b à droite. Si Kepler 47c était une planète rocheuse, elle serait une superterre peut-être porteuse de vie. © Nasa/JPL-Caltech/T. Pyle 

Kepler 47c est plus intéressante car, bien qu'elle soit une géante gazeuse légèrement plus grande que NeptuneNeptune, elle est située dans la zone d'habitabilité de Kepler 47. Bien sûr, aucune vie intelligente capable de communiquer avec nous ne peut se développer sur une telle planète. Mais peut-on l'exclure à la surface d'une de ses éventuelles exolunes ? Voila de quoi alimenter des spéculations pour les membres de Seti.