Tatooine bis : découverte d’une nouvelle exoplanète gravitant autour de deux étoiles jumelles
Dans notre système solaire, les planètes tournent autour d’une étoile, le Soleil. Mais il arrive également que des planètes orbitent autour de deux étoiles. C’est ce qu’on appelle un système circumbinaire, et c’est assez rare. Jusqu’à présent, les astronomes n’avaient découvert qu’un seul système de ce genre. À présent, une équipe internationale d’astronomes a découvert le deuxième système de ce type.
Image d’entête : représentation artistique de l’Observatoire de La Silla observant le système circumbinaire. (Amanda Smith/ Université de Birmingham)
Les systèmes circumbinaires ont été popularisés par la saga de la Guerre des étoiles. Dans Star Wars, Tatooine, la planète d’Anakin et Luke Skywalker, est en orbite autour de deux étoiles.
Les astronomes ont baptisé la planète BEBOP-1c, dans le cadre de l’initiative BEBOP (Binaries Escorted By Orbiting Planets). Une autre référence culturelle pourrait se cacher ici, Cowboy Bebop étant l’une des plus célèbres productions animées de science-fiction.
Mis à part la culture, le système où réside BEBOP-1c s’appelle TOI-1338. C’est le deuxième système circumbinaire découvert.
Illustration d’une planète circumbinaire, un monde en orbite autour non pas d’une, mais de deux étoiles, gravitant autour de leur centre de masse. (Mark Garlick/Science Photo Library)
En 2020, grâce aux données du télescope spatial TESS de la NASA, les scientifiques ont trouvé la planète circumbinaire TOI-1338b dans le même système.
Cette planète a été identifiée à l’aide de la méthode des transits. Lorsqu’une planète passe devant une étoile, elle provoque une légère baisse de la luminosité de l’étoile. Mais la méthode du transit a ses limites.
Le transit, une méthode de détection des planètes lorsqu’elles passent devant leur étoile, en diminuant la luminosité de cette dernière. (NASA)
Selon l’auteur principal, Matthew Standing, chercheur à l’Open University, au Royaume-Uni :
La méthode des transits nous a permis de mesurer la taille de TOI-1338b, mais pas sa masse, qui est le paramètre fondamental de la planète.
À l’époque, l’équipe BEBOP surveillait déjà ce système à l’aide d’une autre méthode de détection, appelée méthode Doppler.
Cette méthode, également désignée sous le nom de méthode des vitesses radiales, repose sur la mesure précise de la vitesse des étoiles. Les planètes en orbite autour de l’étoile peuvent influencer cette vitesse. En mesurant de petites variations, les chercheurs peuvent détecter des planètes et estimer leur masse. C’est cette même méthode qui a permis la découverte de la première exoplanète, pour laquelle Michel Mayor et Didier Queloz ont reçu le prix Nobel de physique en 2019.
Animation illustrant la méthode des vitesses radiales. (Alysa Obertas/Wikimedia)
Équipée d’instruments de pointe sur des télescopes de l’Observatoire de La Silla situé dans le désert d’Atacama au Chili, l’équipe avait pour objectif de déterminer la masse de la planète trouvée par TESS. Malgré des années d’efforts, leur entreprise n’a pas abouti. Cependant, ils ont fait une découverte inattendue, celle de la deuxième planète, BEBOP-1c, et ils ont réussi à mesurer sa masse.
Selon Standing :
BEBOP-1c a une période orbitale de 215 jours et une masse 65 fois supérieure à celle de la Terre, soit environ 5 fois moins que celle de Jupiter. Il s’agissait d’un système difficile à confirmer, et nos observations ont été interrompues par la pandémie COVID, lorsque les télescopes au Chili ont été fermés pendant 6 mois durant une partie critique de l’orbite de la planète. Cette partie de l’orbite n’est redevenue observable que l’année dernière, lorsque nous avons finalisé la détection.
À l’heure actuelle, les astronomes n’ont découvert que deux planètes autour du système circumbinaire TOI-1338/BEBOP-1. Cependant, les chercheurs pensent que d’autres planètes pourraient attendre d’être découvertes grâce à des observations similaires. Les planètes circumbinaires, bien que rares, jouent un rôle essentiel dans la compréhension de la formation des planètes.
Selon Lalitha Sairam, chercheuse à l’université de Birmingham et deuxième auteure de l’étude :
Les planètes naissent dans un disque de matière entourant une jeune étoile, où la masse se transforme progressivement en planètes. Dans le cas des configurations circumbinaires, le disque entoure les deux étoiles. Lorsque les deux étoiles orbitent l’une autour de l’autre, elles agissent comme une pagaie géante qui perturbe le disque près d’elles et empêche la formation de planètes, sauf dans les régions calmes et éloignées de la binaire. Il est plus facile de repérer l’emplacement et les conditions de formation des planètes dans les systèmes circumbinaires que dans les systèmes à étoile unique comme le Soleil.
Si la taille de BEBOP-1c reste inconnue, sa masse a été déterminée. Les chercheurs prévoient maintenant d’utiliser la méthode des transits pour mesurer sa taille.
L’étude publiée dans Nature Astronomy : Radial-velocity discovery of a second planet in the TOI-1338/BEBOP-1 circumbinary system et présentée sur le site de l’Université de Birmingham : A new Tatooine-like multi-planetary system identified.