Une exoplanète en orbite autour de deux étoiles a été découverte par la Nasa. L'identification de cet astre, TOI 1338 b, a été rendue possible grâce aux données du télescope TESS. Un lycéen stagiaire à la Nasa a aussi joué un rôle : lequel ?

Une exoplanète en orbite autour de deux étoiles a été découverte, a annoncé la Nasa le 7 janvier 2020. C’est le premier monde de ce type identifié grâce au télescope spatial TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). La découverte fait l’objet d’une étude, soumise à une publication scientifique (la Nasa ne précise pas laquelle), dont la prépublication est accessible sur arXiv.org. Un stagiaire de la Nasa, Wolf Cukier, cité comme co-auteur du texte, a contribué à cette découverte.

« De nombreuses études au cours des deux dernières décennies ont prédit que les planètes peuvent se former et se maintenir dans une stabilité à long terme autour des systèmes stellaires binaires », rappellent les auteurs. L’exoplanète repérée à l’aide de TESS n’est pas la première qui a été découverte en orbite autour d’une étoile binaire. La première détection a eu lieu en 1993 avec l’exoplanète « PSR B1620-26 b ». Le télescope Kepler a aussi permis de faire la découverte remarquée de Kepler-16b en 2011 : l’existence d’une planète circumbinaire (en orbite autour d’un système stellaire binaire) était alors confirmée pour la première fois grâce à un transit (le passage de l’objet devant ses étoiles).

TOI 1338 b transite devant ses deux étoiles. // Source : NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

Tout d’abord, que sait-on de cette exoplanète ? TOI 1338 b est située à 1 300 années-lumière de nous, dans la constellation du Peintre. L’astre est 6,9 fois plus gros que la Terre : sa taille semble être intermédiaire entre celles de Neptune et de Saturne. Les deux étoiles auxquelles l’astre est lié sont en orbite l’une autour de l’autre et mettent environ 15 jours à effectuer une rotation. Une des étoiles est plus massive que notre Soleil, d’environ 10 %. La deuxième étoile est plus froide et représente un tiers de la masse du Soleil. TOI 1338 b est l’unique planète connue dans ce système.

Un examen visuel nécessaire pour détecter une exoplanète autour de deux étoiles

Comme son nom l’indique, le rôle du télescope TESS est d’identifier des exoplanètes grâce à leur passage devant leur étoile. Lors d’un transit, il devient possible de repérer une baisse de luminosité de l’étoile. « Mais les planètes en orbite autour de deux étoiles sont plus difficiles à détecter que celles en orbite autour d’une », explique la Nasa dans son communiqué. Les passages de l’exoplanète TOI 1338 b devant ses étoiles ne sont pas réguliers (ils se produisent tous les 93 à 95 jours environ) et leur durée peut varier. Par ailleurs, TESS ne peut que détecter un transit devant la plus grosse des deux étoiles.

Face aux limites des algorithmes, l’équipe de scientifiques a procédé à un examen visuel des potentiels transits. C’est ici que Wolf Cukier, un lycéen qui effectuait un stage d’été au Goddard Space Flight Center de la Nasa en 2019, a contribué à la recherche : il devait examiner les variations de luminosité détectées par TESS, dans la base de données Planet Hunters TESS.

Une vue d’artiste de l’exoplanète TOI 1338 b. // Source : NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA) (photo recardée et modifiée)

Un signal d’abord interprété comme une éclipse stellaire

« Je cherchais dans les données tout ce que les volontaires avaient signalé comme une binaire à éclipse, un système dans lequel deux étoiles tournent l’une autour de l’autre et s’éclipsent l’une et l’autre à chaque orbite, de notre point de vue. Environ trois jours après le début de mon stage, j’ai vu un signal provenant d’un système appelé TOI 1338. Au début, je pensais que c’était une éclipse stellaire, mais le timing n’était le bon. Il s’est avéré que c’était une planète », a résumé Wolf Cukier, lycéen à Scarsdale High School (New York) et co-auteur de l’étude, dans le communiqué de la Nasa.

Les scientifiques ont vérifié à l’aide d’un logiciel, baptisé Eleanor, qu’il s’agissait bien de véritables transits. L’orbite de l’exoplanète doit rester stable pendant les 10 prochains millions d’années. De notre point de revue, le transit de l’astre devrait être observable jusqu’en 2023, puis à partir de 2031.

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