Le système, nommé TOI-2096, se compose de deux planètes en orbite autour d’une étoile froide dans une danse synchronisée à environ 150 années-lumière de la Terre. —

La découverte est le fruit d’une étroite collaboration entre des universités européennes et américaines et a été rendue possible par la mission spatiale américaine TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), qui vise à trouver des planètes en orbite autour d’étoiles brillantes proches. “TESS mène une enquête sur tout le ciel en utilisant la méthode des transits, c’est-à-dire en surveillant la luminosité stellaire de milliers d’étoiles à la recherche d’un léger assombrissement, qui pourrait être causé par une planète passant entre l’étoile et l’observateur. Cependant, malgré sa capacité à détecter de nouveaux mondes, la mission TESS a besoin du soutien de télescopes au sol pour confirmer la nature planétaire des signaux détectés », explique Francisco J. Pozuelos, astrophysicien, premier auteur de l’article, ancien membre du laboratoire ExoTIC à l’Université de Liège, et qui a rejoint le Conseil national espagnol de la recherche (IAA-CSIC).

Les planètes TOI-2096 b et TOI-2096 c ont été observées avec un réseau international de télescopes au sol, permettant leur confirmation et leur caractérisation. La majorité des transits ont été obtenus avec les télescopes des projets TRAPPIST et SPECULOOS menés par l’Université de Liège. “En faisant une analyse exhaustive des données, nous avons constaté que les deux planètes étaient sur des orbites résonnantes : pour chaque orbite de la planète extérieure, la planète intérieure tourne deux fois autour de l’étoile”, explique Mathilde Timmermans, doctorante au laboratoire ExoTIC de l’ULiège. et deuxième auteur de l’article scientifique. Leurs périodes sont donc très proches d’être un multiple l’une de l’autre avec environ 3,12 jours pour la planète b et environ 6,38 jours pour la planète c. C’est une configuration très particulière, et elle provoque une forte interaction gravitationnelle entre les planètes. Cette interaction retarde ou accélère le passage des planètes devant leur étoile et pourrait conduire à la mesure des masses planétaires à l’aide de télescopes plus grands dans un futur proche.”

Les chercheurs à l’origine de la découverte estiment que le rayon de la planète b – la plus proche de son étoile – est 1,2 fois celui de la Terre, d’où le nom de “super-Terre”. Ses propriétés pourraient être similaires à celles de la Terre : une planète avec une composition principalement rocheuse, éventuellement entourée d’une fine atmosphère. De même, le rayon de la planète c est 1,9 fois le rayon de la Terre et 55 % celui de Neptune, ce qui pourrait placer la planète dans la catégorie des « mini-Neptunes », planètes composées d’un noyau rocheux et glacé entouré d’hydrogène étendu. ou des atmosphères riches en eau, comme Uranus et Neptune dans notre système solaire. Ces tailles sont très intéressantes car le nombre de planètes ayant un rayon compris entre 1,5 et 2,5 rayons terrestres est inférieur à ce que prédisent les modèles théoriques, faisant de ces planètes une rareté. Ces planètes sont d’une importance cruciale compte tenu de leurs tailles”, note Mathilde Timmermans, “la formation des super-Terres et des mini-Neptunes reste aujourd’hui un mystère. Plusieurs modèles de formation tentent de l’expliquer, mais aucun ne correspond parfaitement aux observations. TOI-2096 est le seul système trouvé à ce jour qui possède une super-Terre et un mini-Neptune précisément aux tailles où les modèles se contredisent. En d’autres termes, TOI-2096 est peut-être le système que nous recherchions pour comprendre comment ces systèmes planétaires se sont formés.”

“De plus, ces planètes sont parmi les meilleures de leur catégorie pour étudier leurs atmosphères possibles”, explique Francisco J. Pozuelos. Grâce aux tailles relatives des planètes par rapport à l’étoile hôte, ainsi qu’à la luminosité de l’étoile, nous constatons que ce système est l’un des meilleurs candidats pour une étude détaillée de leur atmosphère avec le télescope spatial JWST. Nous espérons pouvoir le faire rapidement en nous coordonnant avec d’autres universités et centres de recherche. Ces études permettront de confirmer la présence d’une atmosphère, étendue ou non, autour des planètes b et c et nous donneront ainsi des indices quant à leur mécanisme de formation.”