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Un travail de détective astronomique a confirmé la planète dans des systèmes à trois étoiles

Par Pierre, le 9 février 2021 — Astronomie, nasa — 10 minutes de lecture
Un travail de détective astronomique a confirmé la planète dans des systèmes à trois étoiles

Les systèmes stellaires multiples ne sont pas les plus courants et y trouver des planètes peut être difficile. Récemment, grâce à un travail de détective solide et à des données combinées de plusieurs télescopes différents, les scientifiques ont réussi à confirmer une autre exoplanète dans un système à trois étoiles.

La planète a été découverte dès 2009, peu de temps après que la NASA a commencé à explorer le ciel à l’aide du télescope Kepler, mais il faudrait cinq ans pour confirmer l’existence réelle de la planète. Bien que ce ne soit pas la première fois qu’une planète est découverte dans un système d’étoiles multiples, c’est inhabituel. D’une part, il est plus facile de trouver des planètes autour d’étoiles uniques, mais cela peut aussi être dû au fait qu’il est plus difficile pour les planètes de se former dans plusieurs systèmes. La seule chose dont vous êtes sûr est que plus un système est composé d’étoiles, plus il devient instable.

La tâche principale du télescope Kepler était de rechercher des planètes semblables à la Terre dans les zones habitables de leurs étoiles respectives et de collecter des statistiques sur leur nombre. Dans le cas de la planète maintenant confirmée, le télescope Kepler a regardé dans la direction des étoiles dans les constellations Swan et Lyran. Il y a le système à trois étoiles KOI-5, composé des trois étoiles KOI-5 A, KOI-5 B et KOI-5 C à une distance d’environ 1800 années-lumière d’ici. Les étoiles A et B tournent en orbite pendant environ 30 ans, tandis que la troisième étoile, C, qui, par gravité, reste ensemble avec les deux autres, les orbite environ tous les 400 ans.

Une interprétation artistique de ce à quoi ressemble le système KOI-5. Ici, vous voyez la relation des trois étoiles entre elles et l’orbite asymétrique de la planète KOI-5Ab. Crédits: Caltech / R. Hurt (Centre de traitement et d’analyse infrarouge, ou IPAC)

Systèmes stellaires inhabituels
Les systèmes à trois étoiles sont aujourd’hui perçus par les scientifiques comme un peu moins courants que, par exemple, les étoiles doubles, mais le nombre de systèmes à trois étoiles dans notre galaxie n’est pas connu. Parmi les systèmes stellaires que nous connaissons, 10% sont triples. Un tel système comme KOI-5 est par exemple Alfa Centauri dont les trois étoiles sont également appelées A, B et C et que Malcolm Fridlund, astronome Chalmers décrit comme suit:

– A est très similaire au soleil, B est une étoile de type soleil qui est un peu plus petite et plus froide que le soleil et C est une étoile naine rouge en orbite autour des deux autres et elle a une période orbitale inconnue qui est à au moins plusieurs centaines de milliers d’années. Ils sont toujours à la recherche de planètes autour des composants A et B et de temps en temps, ils trouveront un candidat, mais jusqu’à présent, aucun de ceux-ci n’a été confirmé.

Aujourd’hui, il n’y a qu’une poignée de planètes confirmées autour de systèmes à trois étoiles. Trouver des planètes dans des systèmes avec plus d’une étoile est difficile, surtout il est difficile de finalement vraiment confirmer l’existence de la planète.

– Ceci est dû aux perturbations que les étoiles introduisent à travers, par exemple, des changements de vitesse radiale beaucoup plus importants que l’impact des planètes sur le système. C’est déjà délicat avec deux étoiles et quand c’est trois ou plus c’est très délicat, poursuit Malcolm Fridlund.

Pour confirmer une planète
Par conséquent, il est extrêmement délicieux lorsque les scientifiques commencent à s’engager dans un véritable travail de détective et réussissent réellement à confirmer ces planètes, dans ce cas, la planète nommée KOI-5Ab.

Le télescope Kepler, qui a maintenant été éliminé, a trouvé KOI-5Ab très tôt, mais la découverte a été mise de côté car de plus en plus de planètes moins complexes se sont jointes aux découvertes. À la fin de la durée de vie du télescope Kepler en 2018, les scientifiques, avec l’aide du télescope, avaient trouvé 2394 exoplanètes confirmées et 2366 autres dont l’existence attend toujours d’être déterminée. C’est aussi maintenant que les scientifiques ont décidé d’examiner de plus près la planète potentielle quelque peu étrange KOI-5Ab dans le système à trois étoiles. La difficulté était de déterminer si la planète était une erreur, une pépin de l’une des étoiles, peut-être une quatrième étoile ou, s’il s’agissait en fait d’une planète, de laquelle des étoiles elle orbite réellement.

En combinant et en examinant les données de l’observatoire WM Keck et du télescope Gemini North à Hawaï, ainsi que de l’observatoire Caltechs Palomar à San Diego, les chercheurs ont pu établir que KOI-5Ab semblait en fait être en orbite autour d’une des étoiles dans le système. Les chercheurs ont également utilisé le nouvel outil de chasse planétaire de la NASA, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). TESS recherche les exoplanètes en regardant le petit creux de lumière qu’une étoile reçoit lorsqu’une planète passe devant elle. Les chercheurs ont également combiné cela avec une technique alternative souvent utilisée à l’observatoire de Keck pour suivre la découverte d’exoplanètes possibles. Cela se fait en mesurant le petit mouvement qu’une étoile fait lorsqu’une planète tourne autour d’elle. Ce n’est pas seulement la planète qui est affectée par la gravité de l’étoile, l’étoile est également affectée à une échelle très petite, mais mesurable, par la gravité de la planète.

En combinant les conclusions de toutes ces mesures, les scientifiques ont finalement pu établir que la planète KOI-5Ab existe réellement et qu’elle se déplace autour de l’étoile principale du système, KOI-5A, qu’elle passe tous les cinq jours.

La planète KOI-5Ab passe devant son étoile dans cette interprétation artistique du système. Crédits: Caltech / R. Hurt (Centre d’analyse et de traitement infrarouge, ou IPAC)

Comment ces planètes se forment-elles?
KOI-5Ab est aussi probablement une géante gazeuse, similaire à Jupiter ou Saturne dans notre système solaire. Mais quelle est la fréquence des planètes dans plusieurs systèmes stellaires?

– Nous ne le savons pas vraiment et la plupart des scientifiques exoplanètes choisissent des fruits à portée de main, c’est-à-dire des planètes plus faciles à détecter. Il est potentiellement important de se faire une idée de la fréquence à laquelle les planètes se forment autour d’étoiles doubles, d’étoiles triples et de systèmes plus compliqués une fois que vous les trouvez et que vous devez les confirmer, explique Malcolm Fridlund. La théorie sur comment et pourquoi les planètes se forment en est une travail en cours, mais cela a quelque chose à voir avec la façon dont l’élan disparaît d’une étoile en cours de formation.

À savoir, il y a une énorme quantité d’énergie stockée dans un nuage de gaz interstellaire qui commence soudainement à se contracter, probablement en raison d’une influence externe. Par exemple, le nuage de gaz peut être frappé par l’onde de choc d’une supernova. Le nuage se contracte alors et commence à tourner de plus en plus vite et un disque de collecte se forme autour de ce qui va devenir une étoile.

« Si cela ne se produisait pas, l’étoile se briserait lorsqu’elle atteindrait »vitesse de rupture». On peut alors penser que le matériau du disque forme une ou plusieurs étoiles ou planètes. Cela dépend probablement de la quantité de gaz et de poussière qu’il y a et de la quantité d’élan qui reste, explique Malcolm Fridlund.

Un exemple est notre propre système solaire où 1 pour cent de la masse se trouve dans toutes les planètes et 99 pour cent dans le soleil, mais 99 pour cent de l’élan total se trouve dans les planètes et seulement 1 pour cent dans le soleil.

Orbite oblique
La planète KOI-5Ab est également spéciale car son orbite est biaisée par rapport à la façon dont les étoiles se déplacent dans le système. Comme je l’ai dit, la planète est en orbite autour de l’étoile principale A, mais pas dans l’axe de l’orbite de l’étoile B, ce qui serait autrement naturel si tous les corps célestes impliqués étaient formés à partir du même nuage de gaz, qu’ils devraient donc se déplacer le long du même plan. Une théorie est qu’au début de sa formation, la planète a été jetée hors de son orbite par l’étoile B, ce qui a faussé son orbite et l’a amenée à migrer vers l’intérieur.

– Les planètes et les étoiles dans plusieurs systèmes ont tendance à être toutes dans le même plan orbital, cela est dû à la conservation de l’élan, explique Malcolm Fridlund. Dans notre propre système solaire, par exemple, nous avons des problèmes pour faire passer un satellite perpendiculairement au-dessus du plan orbital des planètes parce que nos fusées n’ont pas assez de puissance.

Malcolm Fridlund cite la sonde Ulysses de l’ESA comme exemple. Ulysse devait observer les régions polaires du soleil, mais devait d’abord être envoyé sur Jupiter. En le pointant juste au-dessus du pôle sud de Jupiter, vous pouvez faire tourner l’orbite du satellite de 90 degrés pour qu’il vienne ensuite dans la bonne direction et passe au-dessus du pôle nord du soleil et quelques années plus tard également au pôle sud du soleil.

– C’était donc avec un satellite qui pèse 1000 kilos! Si vous demandez à une planète entière de faire de même, »incliner vers« Orbite, vous devez avoir une planète entière ou une étoile qui passe près de la première planète mentionnée et lui transmette des éléments », explique Malcolm Fridlund.

Il faudra clairement plus de recherche pour aller au fond des secrets de KOI-5Ab, mais jusqu’à présent, cela a été un travail de détective exceptionnellement réussi dans le monde de la recherche. Les travaux ont surtout démontré à quel point il est important de pouvoir combiner les données des télescopes spatiaux mais aussi des télescopes au sol.

La source:
NASA – La recherche planétaire découvre un monde à trois étoiles

Les résultats de la recherche n’ont pas encore été publiés dans une revue à comité de lecture, mais ont été présentés à la conférence237e réunion de l’American Astronomical Society qui a eu lieu du 10 au 15 janvier cette année.
Si vous voulez lire David Ciardis (chercheur en chef à Institut scientifique des exoplanètes de la NASA) résumé de la présentation, CLIQUEZ ICI.

Pierre

Pierre

“Parce que la science nous balance sa science, science sans conscience égale science de l’inconscience.” Derrière cette phrase qui vous a sans doute fait un nœud au cerveau, je vous promets de vulgariser au possible les sujets que je traite. La vulgarisation est la clé du partage et vous êtes au bon endroit.

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