Voir! Haut dans le ciel! Est-ce une planète ? Non, juste une étoile —

Dans une étude parue dans le Journal astronomique, les astronomes du MIT rapportent que trois, et potentiellement quatre, planètes découvertes à l’origine par le télescope spatial Kepler de la NASA sont en fait mal classées. Au lieu de cela, ces planètes suspectes sont probablement de petites étoiles.

L’équipe a utilisé des mesures mises à jour des étoiles hébergeant des planètes pour revérifier la taille des planètes et en a identifié trois qui sont tout simplement trop grosses pour être des planètes. Avec de nouvelles et meilleures estimations des propriétés stellaires, les chercheurs ont découvert que les trois objets, connus sous le nom de Kepler-854b, Kepler-840b et Kepler-699b, sont maintenant estimés entre deux et quatre fois la taille de Jupiter.

“La plupart des exoplanètes sont de la taille de Jupiter ou beaucoup plus petites. Deux fois [the size of] Jupiter est déjà suspect. Une planète plus grande que cela ne peut pas être, et c’est ce que nous avons découvert », déclare le premier auteur de l’étude, Prajwal Niraula, étudiant diplômé du Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT.

Une quatrième planète, Kepler-747b, fait environ 1,8 fois la taille de Jupiter, ce qui est comparable aux plus grandes planètes confirmées. Mais Kepler-747b est relativement loin de son étoile et la quantité de lumière qu’elle reçoit est trop faible pour soutenir une planète de sa taille. Le statut planétaire de Kepler-747b, conclut l’équipe, est suspect mais pas entièrement invraisemblable.

“Dans l’ensemble, cette étude rend la liste actuelle des planètes plus complète”, déclare l’auteur de l’étude Avi Shporer, chercheur à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT. “Les gens s’appuient sur cette liste pour étudier la population des planètes dans son ensemble. Si vous utilisez un échantillon avec quelques intrus, vos résultats peuvent être inexacts. Il est donc important que la liste des planètes ne soit pas contaminée.”

Les co-auteurs de l’étude incluent également Ian Wong, boursier du programme postdoctoral de la NASA au centre de vol spatial Goddard de la NASA, et le professeur adjoint du MIT Julien de Wit.

Mises à jour stellaires

Déraciner les imposteurs planétaires n’était pas l’objectif initial de l’équipe. Niraula avait initialement l’intention de rechercher des systèmes présentant des signes de distorsion des marées.

“Si vous avez deux objets proches l’un de l’autre, l’attraction gravitationnelle de l’un fera que l’autre aura la forme d’un œuf, ou ellipsoïde, ce qui vous donne une idée de la masse du compagnon”, explique Niraula. “Ainsi, vous pouvez déterminer s’il s’agit d’un système étoile-étoile ou étoile-planète, simplement en fonction de cette force de marée.”

En parcourant le catalogue Kepler, il est tombé sur un signal de Kepler-854b qui semblait trop grand pour être vrai.

“Soudain, nous avons eu un système où nous avons vu ce signal ellipsoïdal qui était énorme, et assez immédiatement nous avons su que cela ne pouvait pas provenir d’une planète”, explique Shporer. “Ensuite, nous avons pensé que quelque chose ne collait pas.”

L’équipe a ensuite examiné à la fois l’étoile et le candidat planétaire. Comme pour toutes les planètes détectées par Kepler, Kepler-854b a été repéré par une détection de transit – une baisse périodique de la lumière des étoiles qui signale une éventuelle planète passant devant son étoile. La profondeur de ce creux représente le rapport entre la taille de la planète et celle de son étoile. Les astronomes peuvent calculer la taille de la planète en fonction de ce qu’ils savent de la taille de l’étoile. Mais comme Kepler-854b a été découvert en 2016, sa taille était basée sur des estimations stellaires moins précises qu’elles ne le sont aujourd’hui.

Actuellement, les mesures les plus précises des étoiles proviennent de la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne, un observatoire spatial conçu pour mesurer et cartographier avec précision les propriétés et les trajectoires des étoiles dans la Voie lactée. En 2016, les mesures de Gaia sur Kepler-854 n’étaient pas encore disponibles. Compte tenu des informations stellaires disponibles, l’objet semblait être une planète de taille plausible. Mais Niraula a découvert qu’avec les estimations améliorées de Gaia, Kepler-854b s’est avéré être beaucoup plus grand, à trois fois la taille de Jupiter.

“Il est impossible que l’univers puisse créer une planète de cette taille”, déclare Shporer. “Cela n’existe tout simplement pas.”

Petites corrections

L’équipe a confirmé que Kepler-854b était un “faux positif” planétaire – pas du tout une planète, mais plutôt une petite étoile en orbite autour d’une étoile hôte plus grande. Puis ils se sont demandé : Pourrait-il y en avoir plus ?

Niraula a parcouru les plus de 2 000 planètes du catalogue Kepler, cette fois pour des mises à jour importantes de la taille des étoiles fournies par Gaia. Il a finalement découvert trois étoiles dont la taille a considérablement changé en fonction des mesures améliorées de Gaia. À partir de ces estimations, l’équipe a recalculé la taille des planètes en orbite autour de chaque étoile et a trouvé qu’elles étaient environ deux à quatre fois la taille de Jupiter.

“C’était un très grand drapeau”, dit Niraula. “Nous avons maintenant trois objets qui ne sont plus des planètes, et le quatrième n’est probablement pas une planète.”

À l’avenir, l’équipe prévoit qu’il n’y aura plus beaucoup de corrections de ce type dans les catalogues d’exoplanètes existants.

“Il s’agit d’une petite correction”, déclare Shporer. “Cela vient d’une meilleure compréhension des étoiles, qui ne fait que s’améliorer tout le temps. Ainsi, les chances que le rayon d’une étoile soit si incorrect sont beaucoup plus faibles. Ces erreurs de classification ne se produiront pas beaucoup plus.”

Cette recherche a été financée en partie par la NASA.