La mission TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA a identifié plus de deux douzaines d’exoplanètes candidates dans des systèmes d’étoiles binaires. Cette découverte, publiée dans le Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, repose sur une méthode innovante analysant les variations des éclipses stellaires mutuelles. Elle permet de détecter des mondes inaccessibles par la méthode des transits classique.
La mission TESS de la NASA continue d’élargir notre compréhension des mondes au-delà de notre système solaire. Une nouvelle étude exploitant les données de TESS sur des paires d’étoiles subissant des éclipses mutuelles a mis en lumière plus de deux douzaines de planètes candidates. Cette approche novatrice permet à la mission de localiser des exoplanètes qu’elle n’aurait pas pu détecter autrement, offrant une perspective unique sur la diversité des systèmes planétaires.
Une nouvelle approche pour détecter les exoplanètes binaires
Jusqu’à présent, TESS a confirmé l’existence de 885 exoplanètes et identifié plus de 7 900 candidats. La quasi-totalité de ces découvertes a été réalisée grâce à la méthode des transits, où une planète passe devant son étoile hôte depuis notre perspective, provoquant une légère baisse régulière de sa luminosité. Cependant, cette technique est limitée par l’orientation de l’orbite de la planète.
La nouvelle étude s’est concentrée sur les dizaines de milliers d’étoiles binaires à éclipses observées par TESS. Ces systèmes sont composés de deux étoiles qui s’éclipsent mutuellement à tour de rôle depuis notre point de vue. En mesurant avec précision le moment exact de nombreuses éclipses, les astronomes peuvent détecter l’attraction gravitationnelle exercée par des exoplanètes dans ces systèmes, même si ces planètes ne transitent pas directement devant leurs étoiles.
Au-delà des méthodes de détection classiques
Avant cette étude, la mission Kepler de la NASA et d’autres installations avaient enregistré 16 mondes en transit autour d’étoiles binaires. TESS avait ajouté deux découvertes supplémentaires à cette liste. « L’identification de transits dans des systèmes binaires est clairement un défi, mais nous aimerions en savoir plus sur l’éventail des planètes pouvant se former autour de deux étoiles liées gravitationnellement », a déclaré Margo Thornton, doctorante à l’UNSW (Université de Nouvelle-Galles du Sud) de Sydney et autrice principale de l’étude. « Nous avons donc développé une enquête pour rechercher des planètes en utilisant les éclipses stellaires qui n’est pas limitée par l’orientation de l’orbite de la planète. » Les résultats de cette recherche ont été publiés le 4 mai dans le journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Les variations de temps d’éclipse : une signature gravitationnelle
La clé de cette méthode réside dans la capacité à mesurer les légers changements dans la synchronisation des éclipses stellaires. Le moment précis de ces événements peut varier progressivement en raison des interactions gravitationnelles et de rotation entre les étoiles, des effets de la relativité générale, et surtout, de la présence d’autres masses invisibles dans le système, telles que des planètes. Toutes ces forces provoquent une rotation, ou précession, de l’ensemble du plan orbital du binaire, ce qui modifie en retour le timing des éclipses.
« La clé du calcul de toutes ces différentes influences réside dans le long et riche ensemble d’observations disponibles auprès de TESS », a précisé Benjamin Montet, professeur associé Scientia à l’UNSW Sydney et co-auteur de l’étude. « Après avoir analysé 1 590 binaires avec au moins deux ans de données TESS, nous en avons trouvé 27 avec des planètes candidates qui attendent désormais confirmation. »
Comprendre la formation planétaire dans les systèmes binaires
L’orientation de l’orbite d’une planète dans un système binaire fournit des indices cruciaux sur la manière dont ce système s’est formé. Certains modèles de formation planétaire dans les systèmes binaires suggèrent que les planètes se forment principalement près du plan défini par les deux étoiles en orbite, augmentant la probabilité que ces binaires abritent des mondes en transit. D’autres modèles, en revanche, indiquent un processus de formation plus désordonné, où la paire stellaire perturbe les jeunes planètes, les poussant sur des chemins plus larges et plus inclinés, rendant les transits beaucoup moins probables.
En détectant des planètes dont l’orbite n’est pas forcément coplanaire avec celle des étoiles binaires, cette nouvelle méthode ouvre la voie à une meilleure compréhension des scénarios de formation. Elle pourrait révéler que la formation de planètes dans ces environnements complexes est plus fréquente et plus diverse que ce que les modèles basés sur les transits seuls avaient pu suggérer.
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