Ces décalages, imperceptibles à l’œil nu, sont peut-être l’empreinte gravitationnelle d’une planète encore jamais observée.
Une équipe d’astronomes a identifié ce qu’elle estime être 27 « planètes candidates » en orbite autour de systèmes stellaires binaires, grâce à une nouvelle méthode de détection radicalement différente.
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Plutôt que de repérer une planète qui passe devant une étoile, ce qui est la méthode habituelle pour détecter de nouveaux objets de type planétaire, dite méthode du transit, les chercheurs ont recherché de minuscules variations dans le moment où deux étoiles s’éclipsent l’une l’autre.
Ces infimes décalages dans le timing des éclipses peuvent révéler l’influence gravitationnelle d’une planète invisible en orbite autour du système.
L’étude, publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et dirigée par Margo Thornton, doctorante à l’Université de Nouvelle-Galles-du-Sud et chercheuse à l’Institut SETI, a analysé les données du satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA.
Une autre façon de trouver des planètes
La plupart des planètes circumbinaires connues, ces planètes qui orbitent autour de deux étoiles comme dans la scène emblématique du double coucher de soleil sur la planète fictive Tatooine dans Star Wars: Un nouvel espoir, premier volet de la trilogie originale, sont détectées lorsqu’elles passent devant l’une de leurs étoiles et en atténuent la lumière.
Mais cette méthode ne fonctionne que si le système est parfaitement aligné avec la Terre. S’il ne l’est pas, la planète reste invisible pour cette technique.
La nouvelle étude exploite plutôt un phénomène appelé précession apsidale, une rotation progressive de la trajectoire orbitale d’une étoile binaire au fil du temps.
Lorsqu’une planète orbite un système binaire, son attraction gravitationnelle provoque un décalage subtil mais mesurable du moment où les deux étoiles s’éclipsent en passant l’une devant l’autre.
En suivant ces minuscules variations de timing sur plusieurs années de données recueillies par le télescope spatial TESS de la NASA, l’équipe a pu détecter des compagnons planétaires sans jamais observer directement les planètes elles-mêmes.
« Le calcul de la précession reposait sur l’évolution dans le temps de l’argument du périastre de l’étoile binaire, qui peut être déterminé grâce au timing précis des éclipses primaires et secondaires », expliquent les auteurs de l’étude.
Ce que les chercheurs ont découvert
L’équipe a étudié 1 590 systèmes d’étoiles binaires à éclipses. Dans 71 d’entre eux, elle a observé des signes de changements orbitaux qui ne pouvaient pas être expliqués par les seuls effets physiques connus.
Dans 36 cas, un élément supplémentaire semblait provoquer cet effet, et dans 27 d’entre eux, l’explication la plus probable est un objet de la taille d’une planète.
Quelques-unes de ces planètes orbitent autour de grandes étoiles chaudes, un environnement où elles sont généralement très difficiles à détecter avec les méthodes traditionnelles.
Avant cela, seulement une vingtaine de planètes circumbinaires avaient été confirmées, ce qui fait de cette découverte un événement particulièrement rare.
Pourquoi la découverte de ces nouvelles planètes est importante
Cette découverte, et la méthode qui la sous-tend, sont importantes car elles pourraient permettre de mettre au jour de nombreuses autres planètes que les techniques actuelles ne détectent pas, en particulier dans les systèmes les plus complexes.
Elle offre aussi aux scientifiques une vision plus large de la façon dont les planètes se forment et survivent autour de systèmes à deux étoiles.
« Les résultats de ce travail vont nous permettre de tester de manière robuste les théories de formation, de contraindre les scénarios de migration et de comprendre l’évolution à long terme des systèmes circumbinaires », poursuit l’étude.
Les chercheurs soulignent également que leur échantillon ne représente qu’une infime fraction des binaires à éclipses connues, précisant que « l’échantillon qu’ils ont analysé ne constituait qu’une petite fraction des 2 millions de binaires à éclipses répertoriées dans le catalogue de Gaia ».
Ils estiment qu’en étendant la recherche à l’ensemble du jeu de données et en la combinant avec des périodes d’observation plus longues fournies par TESS, il serait possible de découvrir de nombreux autres systèmes à l’avenir.