Illustration de la planète gazeuse Kepler-453b, la dixième « Tatooine » découverte ou planète « circumbinaire ». La plus grosse des deux étoiles a presque la même masse que notre Soleil. Ce système, découvert par transit avec le satellite Kepler, est à 1.400 années-lumière de la Terre. © Mark Garlick

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Kepler-453b, une dixième Tatooine, ces planètes aux deux soleils

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Des planètes autour d'étoiles doubles ou triples ? Cela semblait impossible il y a quelques années. Or, grâce au satellite Kepler, les astronomes ont débusqué 10 exoplanètes circumbinaires en 4 ans, dont 3 dans la zone habitable, à l'instar de la dernière découverte : Kepler-453b. Ces mondes où l'on peut admirer deux couchers de soleils semblent plus communs qu'on ne le pensait. Alors, se demanderont les fans de La guerre des étoiles, combien de Tatooine dans la galaxie  ?

Nous fêtons cette année le 20e anniversaire de la découverte de la première planète en orbite autour d'une autre étoile que le Soleil, 51 Pegasi b. Depuis, grâce notamment aux dernières technologies qui équipent les plus grands télescopes terrestres et les quatre premières années d'observation du satellite Kepler (2009-2013), leur nombre a explosé pour approcher, cet été, les 2.000 exoplanètes confirmées. Plus exactement 1.945 planètes réparties dans 1.229 systèmes dont quelque 487 sont multiples (chiffres Exoplanet.eu). Et la chasse ne fait que commencer.

En 2011, alors que beaucoup d'astronomes pensaient la chose impossible ou, au plus, très rare, une équipe annonçait la première exoplanète « circumbinaire » confirmée : Kepler-16b. Une « Tatooine » en quelque sorte, en orbite autour d'une étoile double, à la différence toutefois que ce monde, distant de 200 années-lumière de la Terre, n'est pas rocheux comme dans la célèbre épopée La guerre des étoiles, mais plutôt gazeux, à l'instar de Neptune ou Jupiter.

Une dixième planète « circumbinaire »

Kepler-453b (à ne pas confondre avec Kepler-452b désignée comme l'exoplanète la plus ressemblante à la Terre), présentée le 14 août 2015, lors de la 29e assemblée générale de l'Union astronomique internationale (UAI) qui se déroule à Hawaï depuis le 3 août, est le dixième cas de ce type découvert en quatre ans et le troisième repéré dans la zone habitable d'un système binaire. Tout indique que ces cas de figure sont plus abondants et communs qu'on ne se le représentait.

« Nous ne savions pas que des systèmes circumbinaires pouvaient exister jusqu'à ce que Kepler arrive et depuis, nous les découvrons en nombre » commente Stephen Kane qui a participé à ces recherches et contribué à de nombreuses découvertes (plus de 100 à son actif !), comme celle de la fameuse Kepler-186f, une autre cousine éloignée de notre Planète...

Découverte par la méthode du transit, Kepler-453b a bien failli ne jamais être mise en évidence. Il s'en est fallu de peu : « Si nous avions observé cette planète plus tôt ou plus tard que nous ne l'avions fait, nous n'aurions rien vu et supposé qu'il n'y a aucune planète là-bas ». Pour l'assistant professeur à l'université d'État de San Francisco, Stephen Kane, également président du groupe de travail des zones habitables du satellite Kepler à la Nasa (Kepler Habitable Zone Working Group), « cela suggère qu'il y a beaucoup plus de ces types de planètes que nous pensons, et que nous regardons juste au mauvais moment ».

Le passage de l'exoplanète devant ses étoiles n'est en effet visible que durant 9 % du temps. La gravité de ses hôtes perturbe et modifie significativement l'orientation de son orbite, créant ainsi un effet de toupie appelé précession des équinoxes, lequel dure approximativement 103 ans. Si nous l'avions manqué, il aurait fallu attendre 2066 pour observer la prochaine série de transits.

Illustration pour l’UAI d’un monde rocheux qui pourrait graviter autour d’une planète gazeuse dans un système binaire. Depuis début août, l’Union astronomique internationale vous invite à choisir parmi les noms présélectionnés ceux que vous préférez pour nommer une trentaine d’exoplanètes dans 20 systèmes différents (voir plus bas). © UAI, L. Calçada

Troisième exoplanète circumbinaire habitable

Kepler 453-b évolue dans la zone dite habitable de son système binaire, à une distance où il fait ni trop chaud ni trop froid, si bien que si elle possède de l'eau, celle-ci pourrait - sous certaines conditions - demeurer durablement à l'état liquide. Cependant, la planète, dont le rayon est 6,2 fois supérieur à celui de la Terre (sa masse n'a pas pu être établie à travers ces données, mais elle est estimée par l'équipe à 16 fois celle de notre Planète bleue), ne se présente pas comme une rocheuse, mais plutôt comme une grosse Neptune, soit une géante gazeuse. Une année y dure 240 jours.

Alors habitable et habitée ? L'affaire se présente mal quand même, mais après tout, « elle pourrait avoir des lunes rocheuses, ce qui veut dire que nous pourrions avoir de la vie sur les lunes de ce système » argue Stephen Kane. Voilà qui évoque la Pandora du film Avatar. Et puis, notre Système solaire n'arbore-t-il pas plusieurs astres potentiellement habitables : certains satellites naturels des géantes gazeuses Jupiter et Saturne (Europe, Ganymède, Titan, Encelade, etc.) ?, lesquels, par ailleurs, sont très éloignés de la zone habitable de notre Soleil. Pour Kepler-453b, ce n'est peut-être pas évident étant donné son orbite erratique.

Les deux étoiles-parents se situent à 1.400 années-lumière de nous, en direction de la constellation de la Lyre. Leur période orbitale est de 27 jours. La plus grosse des deux est presque identique à notre Soleil, avec une masse juste un peu plus faible (94 %). Pour la seconde, en revanche, beaucoup plus petite, pâle et froide, sa masse vaut 20 % de celle de notre étoile. L'âge de ce système binaire est estimé par les auteurs de cette étude entre un et deux milliards d'années.

Des tendances se dégagent

En comparant cette dixième exoplanète circumbinaire découverte avec les précédentes, les chercheurs regardent s'il ne se dégage pas des tendances. Pour l'instant, l'équipe de William Welsh, professeur d'astronomie à l'université d'État de San Diego, a remarqué qu'ils ont plutôt l'air compacts et présentent une grande diversité de configurations. « La diversité et la complexité de ces systèmes circumbinaires sont merveilleuses, déclare l'auteur principal de cette étude publiée dans The Astrophysical Journal (disponible sur arxiv). Chacune de ces nouvelles planètes est un joyau révélant quelque chose d'inattendu. »

Aussi, on ne peut qu'être d'accord avec Kane, lorsqu'il déclare : « Nous vivons une époque incroyable au cours de laquelle nous avons la technologie pour mesurer des objets à des centaines d'années-lumière de la Terre et pour répondre à certaines des questions sur l'univers que les humains se posent depuis des siècles. C'est incroyable d'en faire partie. »

Et vous, quelle proposition allez-vous choisir pour nommer l’étoile 51 Pegasi et sa planète géante ? Votez sur le site NameExoWorlds. © Eso, L. Calçada

Nommer les exoplanètes

Un an après le lancement du concours pour nommer les exoplanètes (#NameExoWorlds), l'UAI soumet à présent au vote des internautes les propositions de noms -- établies par de nombreuses associations, planétariums et centres d'astronomie et de culture scientifique du monde entier -- retenues pour 20 systèmes extrasolaires différents. Toutes ces étoiles sont visibles à l'œil nu ou presque. D'ailleurs, on peut en renommer certaines comme 51 Pegasi, 55 Cancri ou 14 Andromedae... Vous avez jusqu'au 31 octobre 2015 pour faire votre choix.

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