Des astronomes découvrent les trois dernières planètes observées par le télescope Kepler avant de sombrer

Dans ses derniers jours, le télescope a continué à enregistrer la luminosité des étoiles alors qu’il manquait de carburant. Le 30 octobre 2018, ses réservoirs de carburant épuisés, le vaisseau spatial a été officiellement retiré.

Maintenant, des astronomes du MIT et de l’Université du Wisconsin à Madison, avec l’aide de scientifiques citoyens, ont découvert quelles pourraient être les dernières planètes que Kepler a contemplées avant de sombrer.

L’équipe a passé au peigne fin la dernière semaine de données de haute qualité du télescope et a repéré trois étoiles, dans la même partie du ciel, qui semblaient s’assombrir brièvement. Les scientifiques ont déterminé que deux des étoiles hébergent chacune une planète, tandis que la troisième héberge une planète “candidate” qui n’a pas encore été vérifiée.

Les deux planètes validées sont K2-416 b, une planète qui fait environ 2,6 fois la taille de la Terre et qui orbite autour de son étoile environ tous les 13 jours, et K2-417 b, une planète légèrement plus grande qui fait un peu plus de trois fois la taille de la Terre et qui fait le tour de son étoile tous les 6,5 jours. Pour leur taille et leur proximité avec leurs étoiles, les deux planètes sont considérées comme des “mini-Neptunes chaudes”. Ils sont situés à environ 400 années-lumière de la Terre.

La planète candidate est EPIC 246251988 b – le plus grand des trois mondes avec près de quatre fois la taille de la Terre. Ce candidat de la taille de Neptune orbite autour de son étoile en environ 10 jours et se trouve légèrement plus loin, à 1 200 années-lumière de la Terre.

“Nous avons trouvé ce qui sont probablement les dernières planètes jamais découvertes par Kepler, dans des données prises alors que le vaisseau spatial fonctionnait littéralement sur des fumées”, a déclaré Andrew Vanderburg, professeur adjoint de physique à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT. “Les planètes elles-mêmes ne sont pas particulièrement inhabituelles, mais leur découverte atypique et leur importance historique les rendent intéressantes.”

L’équipe a publié sa découverte aujourd’hui dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Les co-auteurs de Vanderburg sont l’auteur principal Elyse Incha, de l’Université du Wisconsin à Madison, et les astronomes amateurs Tom Jacobs et Daryll LaCourse, ainsi que des scientifiques de la NASA, du Centre d’astrophysique de Harvard et du Smithsonian, et de l’Université de Caroline du Nord à Colline de la Chapelle.

compression des données

En 2009, la NASA a lancé le télescope Kepler dans l’espace, où il a suivi l’orbite terrestre et surveillé en continu des millions d’étoiles dans une partie du ciel du nord. Pendant quatre ans, le télescope a enregistré la luminosité de plus de 150 000 étoiles, que les astronomes ont utilisées pour découvrir des milliers de planètes possibles au-delà de notre système solaire.

Kepler a continué à observer au-delà de sa mission initiale de trois ans et demi, jusqu’en mai 2013, lorsque la deuxième des quatre roues de réaction est tombée en panne. Les roues servaient de gyroscopes au vaisseau spatial, aidant à maintenir le télescope pointé sur un point particulier du ciel. Les observations de Kepler ont été mises en pause pendant que les scientifiques cherchaient une solution.

Un an plus tard, Kepler a redémarré en tant que “K2”, une mission retravaillée qui utilisait le vent du soleil pour équilibrer le vaisseau spatial instable d’une manière qui maintenait le télescope relativement stable pendant quelques mois à la fois – une période appelée campagne. K2 a continué pendant encore quatre ans, observant plus d’un demi-million d’étoiles supplémentaires avant que le vaisseau spatial ne tombe finalement en panne de carburant lors de sa 19e campagne. Les données de cette dernière campagne ne comprenaient qu’une semaine d’observations de haute qualité et 10 autres jours de mesures plus bruyantes alors que le vaisseau spatial perdait rapidement du carburant.

“Nous étions curieux de voir si nous pouvions tirer quelque chose d’utile de ce court ensemble de données”, déclare Vanderburg. “Nous avons essayé de voir quelles dernières informations nous pouvions en tirer.”

A l’oeil

Vanderburg et Incha ont présenté le défi au Visual Survey Group, une équipe d’astronomes amateurs et professionnels qui recherchent des exoplanètes dans les données satellitaires. Ils recherchent à l’œil nu des milliers de courbes de lumière enregistrées de chaque étoile, à la recherche de baisses de luminosité caractéristiques qui signalent un “transit” ou le passage possible d’une planète devant son étoile.

Les scientifiques citoyens sont particulièrement aptes à parcourir de courts ensembles de données tels que la toute dernière campagne de K2.

“Ils peuvent distinguer les transits d’autres choses loufoques comme un problème dans l’instrument”, explique Vanderburg. “C’est particulièrement utile lorsque la qualité de vos données commence à souffrir, comme ce fut le cas pour les dernières données de K2.”

Les astronomes ont passé quelques jours à observer efficacement les courbes de lumière que Kepler a enregistrées à partir d’environ 33 000 étoiles. L’équipe a travaillé avec seulement une semaine de données de haute qualité provenant du télescope avant qu’il ne commence à perdre du carburant et de la concentration. Même dans cette courte fenêtre de données, l’équipe a pu repérer un seul transit dans trois étoiles différentes.

Incha et Vanderburg ont ensuite examiné les toutes dernières observations de qualité inférieure du télescope, prises au cours de ses 11 derniers jours de fonctionnement, pour voir s’ils pouvaient repérer des transits supplémentaires dans les trois mêmes étoiles – preuve qu’une planète tournait périodiquement autour de son étoile .

Au cours de cette période de 11 jours, alors que le vaisseau spatial perdait du carburant, ses propulseurs se sont déclenchés de manière plus erratique, provoquant une dérive de la vue du télescope. Dans leur analyse, l’équipe s’est concentrée sur la région des courbes de lumière de chaque étoile entre l’activité du propulseur, pour voir s’ils pouvaient repérer des transits supplémentaires dans ces moments moins bruyants en termes de données.

Cette recherche a révélé un deuxième transit pour K2-416 b et K2-417 b, validant qu’ils hébergent chacun une planète. L’équipe a également détecté une baisse de luminosité similaire pour K2-417 b dans les données prises de la même étoile par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, une mission dirigée et exploitée par le MIT. Les données de TESS ont permis de confirmer la planète candidate autour de cette étoile.

“Ces deux sont à peu près, sans aucun doute, des planètes”, dit Incha. “Nous avons également suivi des observations au sol pour exclure toutes sortes de scénarios de faux positifs pour eux, y compris les interférences d’étoiles de fond et les binaires stellaires proches.”

“Ce sont les dernières planètes observées chronologiquement par Kepler, mais chaque bit de données du télescope est incroyablement utile”, déclare Incha. “Nous voulons nous assurer qu’aucune de ces données ne soit perdue, car il reste encore beaucoup de découvertes à faire.”

Cette recherche a été soutenue, en partie, par le MIT, la NASA et les bourses universitaires de premier cycle de l’Université du Wisconsin.