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Le nombre d'exoterres découvertes par Kepler revu à la baisse

ActualitéClassé sous :Astronomie , exoplanète , chasse aux exoplanètes

Depuis trois ans, des astrophysiciens déterminent les spectres précis d'étoiles arborant comme satellites des candidates exoplanètes découvertes par Kepler. Ces spectres trahissent une taille plus élevée que prévu pour ces étoiles, et donc aussi pour les exoplanètes effectuant des transits. Cela conduit à réviser le nombre des exoterres dans la Voie lactée.

Sur cette image représentant une galaxie spirale cousine de la Voie lactée, on a représenté la région équivalente à celle scrutée par Kepler dans notre Galaxie (en vert). © NOAO, AURA, NSF

Kepler est probablement définitivement hors service et ne pourrait donc plus poursuivre sa chasse aux exoplanètes. Or, les données qu'il a patiemment collectées en observant les courbes de lumière de plus de 100.000 étoiles dans la constellation du Cygne n'ont pas fini de livrer leurs secrets. Si Kepler était plus adapté pour découvrir rapidement et facilement des exoplanètes rocheuses que des télescopes au sol, ces derniers sont tout de même nécessaires pour vraiment démontrer l'existence de ces corps célestes.

En outre, en mettant en œuvre la méthode des vitesses radiales avec des instruments au sol, il est possible de compléter les observations de Kepler pour déterminer les masses des objets découverts. Connaissant une estimation de leurs rayons à partir des mesures des courbes de luminosité, on peut alors déterminer leurs densités et savoir si l'on est en présence d'une planète océan ou non.

Sur cette image de la voûte céleste, on voit le champ d'observation de Kepler, tout proche de la constellation du Cygne. Les nombres indiquent les étoiles où l'on a découvert des exoplanètes, comme Kepler 22. On observe aussi deux célèbres étoiles Deneb et Vega. © P. Marenfeld

Des Kepler Object of Interest sous l'œil du Mayall

Mais pour obtenir une bonne estimation du rayon de l'exoplanète, il faut connaître suffisamment bien le rayon de l'étoile devant laquelle elle transite. En effet, la diminution relative de la luminosité lors du transit planétaire est proportionnelle au rapport du carré du rayon de la planète sur celui de l'étoile. La taille de la planète peut alors être déterminée, selon la chute de la courbe de luminosité lors du transit et la connaissance de la taille de l'étoile.

Afin de mieux évaluer les dimensions de plusieurs centaines de Kepler Object of Interest, ou (KOI), c'est-à-dire de « candidats » au titre d'exoterre ou de superterre, des astrophysiciens ont donc entrepris depuis trois ans d'étudier avec précision les spectres de plus de 300 étoiles sélectionnées dans la liste des astres possédant des KOI potentiels. Ce sont 48 nuits d'observation qui ont été consacrées à cette tâche pendant ces années, en utilisant les instruments du télescope de 4 m Mayall, du Kitt Peak National Observatory en Arizona (NOAO).

La théorie de la structure et des atmosphères stellaires permet de faire parler les spectres des étoiles, riches d'informations sur de multiples paramètres physiques concernant ces astres. On peut ainsi connaître leur composition chimique, l'intensité des champs magnétiques, la température précise de l'atmosphère et bien d'autres choses encore.

Une vue d'artiste de Kepler en plein travail, enregistrant la courbe de luminosité d'une étoile et y découvrant un transit planétaire. Ces observations doivent être confirmées au sol par la méthode des vitesses radiales. En attendant on parle de « candidat » au titre d'exoplanète. © Nasa

Des rayons d'exoplanètes sous-estimés d'au moins 35 %

Comme ils l'expliquent dans un article déposé sur arxiv, les chercheurs ont découvert que parmi les étoiles avec KOI observées dans une région de la Voie lactée, s'étendant entre des distances du Soleil comprises entre 2.800 et 7.000 années-lumière, la majorité étaient plus grandes qu'imaginé. En fait, environ un quart d'entre elles seraient même plus grandes, la valeur de leur rayon étant supérieure d'au moins 35 % à celle initialement déterminée. Ce faisant, il est clair qu'il n'y a pas autant d'exoplanètes d'une taille approchant la Terre que ce que l'on pensait. Cela fait toutefois un joli paquet de cousines de notre planète dans la Voie lactée.

Les astrophysiciens ont aussi confirmé que les planètes plus grosses que Neptune avaient plus de chances de se trouver autour d'étoiles qui contiennent plus d'éléments lourds que n'en a le Soleil. En revanche, les petites planètes se formeraient souvent autour d'étoiles, qu'elles soient pauvres ou riches en ces éléments. Plus d'un millier d'étoiles avec des KOI attendent encore d'être inspectées de plus près avec les instruments du Mayall. Qui peut savoir ce que l'on découvrira alors ?

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