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Le premier transit multiple d'exoplanètes découvert par Kepler

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La Nasa avait annoncé depuis quelque temps une conférence sur un intriguant système planétaire découvert récemment par Kepler. C'est fait : l'agence spatiale américaine vient d'annoncer, non pas une exoterre habitable comme certains s'y attendaient, mais la première étoile nous offrant le transit de plusieurs exoplanètes.

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

Kepler 9, c'est le nom de la première étoile devant laquelle on observe plusieurs planètes « en transit », ce qui se traduit par de légères diminutions périodiques de la luminosité de l'étoile quand l'un de ces corps passe entre elle et nous. C'est une étoile de type solaire, légèrement plus massive et plus grande que le Soleil, située à près de 2.200 années-lumière dans la constellation de la Lyre.

Comme son nom l'indique, elle a été découverte par le satellite de la Nasa, Kepler. La méthode du transit qu'il utilise est particulièrement bien adaptée pour la recherche de planètes telluriques, et en particulier des exoterres qui seraient installées dans la zone d'habitabilité de leur étoile.

Cette peinture de Jon Lomberg, l'illustrateur rendu célèbre par Carl Sagan dans son livre Cosmos, montre en jaune la portion de la Voie lactée observée par Kepler à la recherche d'exoterres. Elle s'étend sur 3.000 années-lumière. Crédit : Nasa-Jon Lomberg
Un zoom sur la région de la Galaxie surveillée par Kepler. Kepler 9 se trouve à plus de 2.000 années-lumière de la Terre dans la zone jaune. Crédit : Nasa-Jon Lomberg

C'est ainsi que l'on a détecté Kepler 9c et Kepler 9b dont les tailles et les masses seraient légèrement inférieures à celles de Saturne, tournant autour de leur étoile en respectivement 19,2 et 38,9 jours.

Une troisième exoplanète est suspectée mais sa présence demande à être confirmée. Il s'agirait d'une super-Terre dont le rayon serait de 1,5 fois celui de notre planète. Elle orbiterait en seulement 1,6 jour autour de Kepler 9. Si tel est bien le cas, il s'agirait probablement d'une autre « super-Io » comme Corot-7b. Ce n'est donc pas là que des exobiologistes vont chercher des traces de vie.

Une représentation des transits observés autour de Kepler 9. Plus l'exoplanète est loin de l'étoile plus la période de l'orbite est longue. Plus l'exoplanète est grande, plus la baisse de luminosité observée est importante. Crédit : Nasa

Remarquablement, de légères modifications dans les temps de transits de ces exoplanètes, dont on peut observer les multiples transits sur une période de quelques mois, indiquent qu'elles sont en interaction gravitationnelle. En effet, lorsque les planètes se rapprochent, les forces de gravité qu'elles exercent les unes sur les autres peuvent ralentir ou accélérer leurs mouvements, causant des variations dans les temps de transit.

Dans le cas de Kepler 9, ces variations sont importantes, de 4 à 39 mn, et sont donc mesurables par les instruments de Kepler. Des mesures de ces variations des temps de transit, on peut en déduire les masses de Kepler 9b et Kepler 9c. Les estimations de ces masses ont été affinées en observant Kepler 9 depuis le sol à l'aide du télescope Keck à Hawaï. La méthode utilisée est celle des vitesses radiales.

Les observations de Kepler montrent que les exoplanètes sont presque coplanaires avec des différences d'inclinaisons inférieures à 10°. Crédit : Nasa

Les astronomes pensent que les deux exoplanètes découvertes se sont formées bien plus loin de Kepler 9 que ne le montrent leurs positions actuelles. Nées au-delà de la zone où de l'eau peut rester liquide, elles auraient migré pour se rapprocher de leur soleil. Le fait que les périodes de leurs orbites soient dans un rapport presque égal à 2 est typique du phénomène appelé résonance orbitale. C'est précisément ce à quoi on doit s'attendre si le scénario imaginé pour la formation de ces planètes est correct.

La Nasa donnera probablement plus d'informations rapidement sur cette remarquable découverte. Un article à son sujet a déjà été publié en ligne dans Science.

On peut aujourd'hui dresser un premier bilan rapide de la chasse aux exoplanètes.

  • Nombre total de découvertes d'exoplanètes confirmées : 473,
  • Nombre d'étoiles connues avec des planètes multiples : 43,
  • Nombre d'étoiles connues avec plusieurs planètes en transit : 1 (Kepler-9),
  • Exoplanète connue la plus massive : HD 43848 avec 25 fois la masse de Jupiter,
  • Exoplanète connue la moins massive : Gliese 581e avec 1,9 fois la masse de la Terre,
  • Plus grande exoplanète connue : CT Cha b, 2,2 fois le rayon de Jupiter,
  • Plus petite exoplanète connue : Corot-7b, 1,7 fois le rayon de la Terre,
  • Nombre de planètes découvertes par Kepler et confirmées : 7
  • Nombre de candidats planètes (pas encore confirmées) de Kepler : plus de 700
  • Nombre d'exoplanètes en transit connues : 94,
  • Première (et seule) exoplanète avec une surface rocheuse confirmée : Corot-7b
  • Nombre d'exoplanètes habitables découvertes à ce jour : aucune