La découverte d’exoplanètes géantes autour des planètes Kepler-1625b et Kepler-1708b suscite des interrogations. Tout comme nous pouvons supposer que les étoiles de la Voie lactée sont entourées de planètes en orbite, les lunes autour de ces exoplanètes ne devraient pas être rares. Cela augmente la difficulté de les détecter. À ce jour, sur plus de 5 300 exoplanètes connues, seules deux possèdent des lunes.
Les chercheurs ont découvert pour la première fois des traces de tels satellites lors des observations des planètes Kepler-1625b et Kepler-1708b par les télescopes spatiaux Kepler et Hubble. Aujourd’hui, une nouvelle étude met en doute ces affirmations précédentes. Des scientifiques de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire et de l'Observatoire Sonnenberg en Allemagne ont rapporté dans la revue Nature Astronomy que l'explication « planétaire pure » des observations est plus convaincante.
Au cours de l'analyse, les chercheurs ont utilisé leur nouvel algorithme informatique Pandora, qui facilite et accélère la recherche de nuages de gaz externes. Ils ont également examiné quels types d’ex-lunes pourraient en principe être découverts dans les observations astronomiques spatiales modernes, et leurs réponses ont été choquantes.
Les exomats : un phénomène rare en observation
Dans notre système solaire, le fait qu'une planète soit orbitée par un ou plusieurs satellites est la règle plutôt que l'exception : à l'exception de Mercure et de Vénus, toutes les autres planètes ont de tels compagnons ; Dans le cas de la géante gazeuse Saturne, les chercheurs ont découvert jusqu'à présent 140 satellites naturels. Par conséquent, les scientifiques pensent que les planètes situées dans des systèmes stellaires lointains pourraient également avoir des lunes. Cependant, jusqu'à présent, il n'existe que deux cas démontrant l'existence de telles exolunes : Kepler-1625b et Kepler-1708b. Ce faible rendement n’est pas surprenant. Après tout, les lunes lointaines sont beaucoup plus petites que leurs étoiles mères et donc plus difficiles à repérer. De plus, la recherche de preuves de la présence de lunes dans les observations de milliers d’exoplanètes prend énormément de temps.
Pour rendre les recherches plus faciles et plus rapides, les auteurs de la nouvelle étude ont utilisé un algorithme de recherche appelé Pandora. Ils ont publié leur méthode l'année dernière, mettant le code open source de l'algorithme à la disposition de tous les chercheurs. Appliqués aux observations de Kepler-1625b et Kepler-1708b, les résultats sont surprenants.
"Nous voulions confirmer la découverte d'exolunes autour de Kepler-1625b et Kepler-1708b, mais malheureusement notre analyse a montré le contraire", a déclaré le Dr René Heller, scientifique du MPS, premier auteur de la nouvelle étude.
Il y a cinq ans, la planète Kepler-1625b, semblable à Jupiter, faisait la une des journaux. Des chercheurs de l’Université Columbia à New York rapportent qu’il existe des preuves concluantes que sur son orbite se trouve une lune massive dont les dimensions éclipseraient tous les satellites du système solaire. Les scientifiques ont analysé les données du télescope spatial Kepler de la NASA, qui a observé plus de 100 000 étoiles et plus de 2 000 exoplanètes lors de sa première mission de 2009 à 2013.
Cependant, dans les années qui ont suivi sa découverte en 2018, la candidate exoplanète a forcé les astronomes à jouer à une version cosmique de cache-cache. Premièrement, une fois les données Kepler nettoyées du bruit du système, elles ont disparu. Cependant, d’autres observations avec le télescope spatial Hubble ont révélé des indices. L'année dernière, cette exoplanète candidate inhabituelle a eu un compagnon : une autre lune géante, beaucoup plus grande que la Terre, en orbite autour de la planète Kepler-1708b de la taille de Jupiter, selon des chercheurs de New York.
La tâche complexe de détection des exolunes
Le Dr René Heller explique : « Les exomats sont si loin que nous ne pouvons pas les voir directement, même avec les télescopes modernes les plus puissants. »
Les télescopes enregistrent les fluctuations de la luminosité des étoiles lointaines dans une série temporelle appelée courbe de lumière. Les chercheurs ont ensuite recherché des traces de satellites dans ces courbes de lumière. Si une exoplanète passe devant une étoile, elle obscurcira légèrement l’étoile vue de la Terre. Ce phénomène est appelé transit et se répète régulièrement avec le cycle d’une planète en orbite autour d’une étoile. Les exoplanètes accompagnant cette planète auraient un effet d’obscurcissement similaire. Cependant, sa trace sur la courbe de lumière sera bien plus faible.
De plus, cette atténuation supplémentaire de la courbe de lumière suivra un schéma assez complexe en raison du mouvement de la Lune et des planètes autour de leur centre de gravité commun. De plus, il existe d'autres effets à prendre en compte, tels que les éclipses planétaires-lunaires, les changements naturels de luminosité des étoiles et d'autres sources de bruit générées lors des mesures du télescope.
Pourtant, pour détecter les lunes, les chercheurs new-yorkais et leurs collègues allemands ont d’abord calculé des millions de courbes de lumière « artificielles », comprenant les tailles, les distances mutuelles et les directions orbitales de toutes les planètes et lunes possibles. Un algorithme compare ensuite ces courbes de lumière simulées aux courbes de lumière observées, à la recherche de la meilleure correspondance. Des chercheurs des universités de Göttingen et de Sonneberg ont utilisé leur algorithme open source Pandora. L'algorithme "Pandora" est optimisé pour la recherche d'exoplanètes et résout cette tâche plusieurs fois plus rapidement que les algorithmes précédents.
Toujours aucune trace du satellite
Dans le cas de Kepler-1708b, les astronomes allemands ont découvert que l'absence de lune peut expliquer les observations avec autant de précision que la présence d'une lune. Michael Hippke de l'Observatoire Sonneberg est l'un des co-auteurs de la nouvelle étude. "Ces données n'indiquent pas la présence d'une exomoon autour de Kepler-1708b."
Il existe de nombreuses preuves que Kepler-1625b n'a pas non plus de lune géante. Kepler et Hubble avaient déjà observé la planète transitant devant son étoile. Des chercheurs allemands pensent désormais que les changements instantanés de luminosité d'une étoile sur son disque, appelés effets de gradation des bords stellaires, ont une influence cruciale sur le signal d'exomoon proposé.
Cet effet d'assombrissement des bords est différent lorsque l'on observe l'étoile mère de Kepler-1625b à travers les télescopes Kepler ou Hubble. En effet, Kepler et Hubble sont très sensibles aux différentes longueurs d’onde de lumière qu’ils reçoivent. Les chercheurs des universités de Göttingen et de Sonneberg pensent désormais que leur modélisation de cet effet explique les données de manière plus concluante que les exolunes géantes.
Leur nouvelle analyse approfondie montre également que les algorithmes de recherche d’exoplanètes produisent souvent des résultats peu fiables. À maintes reprises, ils ont « découvert » une lune alors qu’en réalité seule une planète transitait par son étoile hôte. Pour une courbe légère comme Kepler-1625b, le taux de « ratés » peut être d'environ 11 %. "Les affirmations antérieures de nos collègues de New York étaient le résultat de recherches de lunes autour de dizaines d'exoplanètes", a déclaré Heller. "D'après nos estimations, les résultats peu fiables ne sont pas du tout surprenants, presque attendus."
étrange satellite
Les chercheurs ont également utilisé leur algorithme pour prédire les types d’exoplanètes réelles qui pourraient être clairement détectées par les courbes de lumière des missions spatiales telles que Kepler. Selon leur analyse, la technologie actuelle ne peut détecter que des lunes particulièrement grandes en orbite autour de planètes sur de larges orbites. Comparées aux lunes familières du système solaire, ces lunes sont des bizarreries : au moins deux fois plus grandes que Ganymède, la plus grande lune du système solaire, et donc presque aussi grande que la Terre.
"Les observations futures, telles que les premières exolunes découvertes par la mission PLATO, seront certainement très inhabituelles et donc passionnantes à explorer", a déclaré Heller.
Source compilée : ScitechDaily