Illustration d’artiste du système planétaire circumbinaire Kepler-47 avec ses trois planètes. Crédit : NASA/JPL-Caltech/T. Pylé
Une nouvelle technique développée en partie par l’astronome de l’Université d’Hawaï Nader Haghighipour a permis aux scientifiques de détecter rapidement une planète en transit avec deux soleils.
Appelées planètes circumbinaires, ces objets orbitent autour d’une paire d’étoiles. Pendant des années, ces planètes n’ont été que l’objet de science-fiction, comme Tatooine dans Guerres des étoiles. Cependant, grâce à NasaKepler et le satellite d’étude des exoplanètes en transit réussis de Kepler (ESSAI), une équipe d’astronomes, dont Haghighipour, a trouvé jusqu’à présent 14 de ces corps.
Kepler et TESS détectent les planètes via la méthode de transit, où les astronomes mesurent la minuscule gradation d’une étoile lorsqu’une planète passe devant son étoile hôte, bloquant une partie de la lumière des étoiles. Habituellement, les astronomes ont besoin de voir au moins trois de ces transits pour déterminer l’orbite de la planète. Cela devient difficile lorsqu’il y a deux étoiles hôtes.
Le rendu d’artiste du système planétaire circumbinaire TIC 172900988 montre les deux soleils en orbite autour de la planète détectée. La taille de l’orbite terrestre est indiquée à titre de comparaison. Crédit : UH IfA/Brooks Bays
« Détecter des planètes circumbinaires est beaucoup plus compliqué que de trouver des planètes en orbite autour d’étoiles isolées. Lorsqu’une planète orbite autour d’un système d’étoiles doubles, les transits de la même étoile ne se produisent pas à intervalles réguliers », a expliqué Haghighipour. “La planète peut transiter par une étoile, puis par l’autre, avant de transiter à nouveau par la première étoile, et ainsi de suite.”
Pour ajouter au défi, les périodes orbitales des planètes circumbinaires sont toujours beaucoup plus longues que la période orbitale de l’étoile binaire. Cela signifie que pour observer trois transits, les scientifiques doivent observer le binaire pendant une longue période. Bien que cela n’ait pas été un problème avec le télescope spatial Kepler (ce télescope n’a observé qu’une seule région du ciel pendant 3,5 ans), il est difficile d’utiliser le télescope TESS pour détecter les planètes circumbinaires, car TESS observe une partie (ou un secteur) de le ciel pendant seulement 27 jours avant de pointer ailleurs, rendant impossible l’observation de trois transits d’une planète avec TESS.
Vue d’artiste de l’éclipse stellaire simultanée et des événements de transit planétaire sur Kepler-1647. Un tel événement de double éclipse est connu sous le nom de syzygie. Crédit : Lynette Cook
En 2020, Haghighipour et son équipe ont trouvé un moyen de contourner cette limitation. Dans un article publié dans The Astronomical Journal, ils ont décrit une nouvelle technique qui leur permettrait de détecter des planètes circumbinaires à l’aide de TESS, tant que la planète a transité par ses deux étoiles hôtes dans la fenêtre d’observation de 27 jours.
Maintenant, cette même équipe d’astronomes a en fait trouvé la première planète circumbinaire de ce type dans les données TESS, démontrant que leur technique fonctionne. Le binaire cible est connu sous sa désignation de catalogue, TIC 172900988, et a été observé dans un seul secteur par TESS, où sa courbe de lumière montrait des signes de deux transits, un à travers chaque étoile, séparés de seulement cinq jours – au cours de la même conjonction.
« L’orbite de cette planète prend près de 200 jours – avec la méthode de transit traditionnelle, nous aurions dû attendre plus d’un an pour détecter deux transits supplémentaires. Notre nouvelle technique a réduit ce temps à seulement cinq jours, montrant que malgré sa courte fenêtre d’observation, TESS peut être utilisé pour détecter des planètes circumbinaires. La nouvelle planète est la preuve de la validité, de l’applicabilité et du succès de notre technique inventée », a déclaré Haghighipour, fondateur du groupe de travail TESS Circumbinary Planet. “Cette découverte démontre que notre nouvelle technique fonctionne et sera capable de trouver beaucoup plus de planètes.”
La découverte de la première planète circumbinaire TESS utilisant cette nouvelle technique apparaît dans Le journal astronomique. Haghighipour est co-auteur avec les auteurs principaux Veselin B. Kostov (NASA Goddard Space Flight Center), SETI Institute et GSFC Sellers Exoplanet Environments Collaboration.
Référence : « TIC 172900988 : A Transiting Circumbinary Planet Detected in One Sector of TESS Data » par Veselin B. Kostov, Brian P. Powell, Jerome A. Orosz, William F. Welsh, William Cochran, Karen A. Collins, Michael Endl, Coel Hellier, David W. Latham, Phillip MacQueen, Joshua Pepper, Billy Quarles, Lalitha Sairam, Guillermo Torres, Robert F. Wilson, Serge Bergeron, Pat Boyce, Allyson Bieryla, Robert Buchheim, Caleb Ben Christiansen, David R. Ciardi, Kevin I. Collins, Dennis M. Conti, Scott Dixon, Pere Guerra, Nader Haghighipour, Jeffrey Herman, Eric G. Hintz, Ward S. Howard, Eric LN Jensen, John F. Kielkopf, Ethan Kruse, Nicholas M. Law, David Martin , Pierre FL Maxted, Benjamin T. Montet, Felipe Murgas, Matt Nelson, Greg Olmschenk, Sebastian Otero, Robert Quimby, Michael Richmond, Richard P. Schwarz, Avi Shporer, Keivan G. Stassun, Denise C. Stephens, Amaury HMJ Triaud, Joe Ulowetz, Bradley S. Walter, Edward Wiley, David Wood, Mitchell Yenawine, Eric Agol, Thomas Barclay, Thomas G. Beat ty, Isabelle Boisse, Douglas A. Caldwell, Jessie Christiansen, Knicole D. Colón, Magali Deleuil, Laurance Doyle, Michael Fausnaugh, Gábor Furész, Emily A. Gilbert, Guillaume Hébrard, David J. James, Jon Jenkins, Stephen R. Kane , Richard C. Kidwell Jr., Ravi Kopparapu, Gongjie Li, Jack J. Lissauer, Michael B. Lund, Steve R. Majewski, Tsevi Mazeh, Samuel N. Quinn, Elisa Quintana, George Ricker, Joseph E. Rodriguez, Jason Rowe , Alexander Santerne, Joshua Schlieder, Sara Seager, Matthew R. Standing, Daniel J. Stevens, Eric B. Ting, Roland Vanderspek et Joshua N. Winn, 10 novembre 2021, Le journal astronomique.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac223a
Le financement de ce travail a été fourni en partie par la NASA.
