La chasse aux exolunes est ouverte

Catégorie: Exoplanètes

Bien que l’on soit toujours à la recherche d’une illusoire sœur de la Terre, la découverte d’une exoplanète n’a plus rien d’exceptionnel. Mon catalogue en contient à l’heure où j’écris 1818 selon les critères les plus classiques. Chaque semaine ce n’est pas une, mais plusieurs que l’on annonce. La prochaine étape dans la description des systèmes planétaires est la découverte des exolunes.

Titan, la lune géante avec ses montagnes de glace, ses lacs et ses rivières de gaz naturels liquides. Crédit: René Pascal.

Dans notre système solaire, les lunes, ou satellites naturels, dépassent facilement en nombre les planètes. Jupiter et Saturne sont à eux seuls sont des mini systèmes planétaires contenant respectivement 67 et 62 satellites naturels. Chacun d’entre eux est un univers à lui seul. Io est un monde de lave, Titan une terre primitive congelée, Encelade et Europe des berceaux aqueux plus accueillant pour la vie que Mars ou n’importe quelle exoplanète connue. La chasse aux exolunes n’a rien d’impossible en soit, après tout, ce ne sont que de petites planètes orbitant d’autres planètes. Mais justement, elles sont très petites. Dans notre système solaire, toutes les lunes sont plus petites et plus légères que Mars, un gabarit de planètes qu’on a encore du mal à détecter autour d’autres étoiles. Tout est une question de précision… Et de méthode.

Vue d'artiste de PH2/Kepler-86 b du point de vue d'une hypothétique lune.

Vue d’artiste de PH2/Kepler-86 b du point de vue d’une hypothétique lune.

HEK (Hunt for Exomoons with Kepler) est un projet de David Kipping, chercheur au Harvard-Smithsonian center for Astrophysics. Grâce aux dons des internautes il a monté un super-ordinateur passant au peigne fin les données du télescopes spatial Kepler. Son équipe ne recherche pas les transit des exolunes, supposées bien trop petites pour être détectées de cette manière, mais les oscillations des planètes mères causées par la masse des satellites. Cette méthode n’a donné que des résultats négatifs pour l’instant, c’est à dire que les lunes suffisamment massives pour être détectées n’existent pas. Néanmoins le super-ordinateur a permis la détection d’une nouvelle planète et de mesurer la masse de trois autres.

Simulation de la déformation des transits d’une planète neptunienne sous l’influence d’une lune terrestre. Twitter@HEK_Project

René Heller, en post-doc à l’université de McMaster au Canada, propose de rechercher ces même exolunes avec les mêmes données de Kepler mais avec une méthode radicalement différente. L’idée est d’avoir suffisamment de transit de la planète mère pour couvrir toute l’orbite du ou des satellites et de superposer les données. Les ombres successives de l’exolune forment ainsi une aile de chaque coté de la planète qui serait détectable même si la lune seule est trop petite pour être remarquée.

Heller estime que sa méthode est suffisamment efficace pour détecter une exolune de la taille de Ganymède autour de certaines planètes orbitant des étoiles froides du champ de Kepler. La méthode Heller présente plusieurs avantages par rapport à la méthode précédente. Premièrement elle est autant sensible aux lunes uniques qu’aux lunes multiples (c’est généralement le cas dans le système solaire) alors que la méthode HEC est surtout sensible aux lunes uniques. Deuxièmement elle est insensible à masse très faible de la lune alors que la méthode HEC se proposait justement de la mesurer.

Et si ces exolunes avaient déjà été détectées par des internautes? En effet plusieurs potentiels transits de d’exolunes ont été trouvés par des planet-hunters, notamment autour de la planète Kepler-90 g (j’en avais parlé sur ce blog).

Mais comment ne pas parler dans cet article de l’annonce il y a peu de la découverte d’une potentielle exolune par la méthode des microlentilles gravitationnelles? Cette méthode permet de découvrir des astres peu brillants et peu massifs lorsqu’ils passent devant une étoile d’arrière plan. La masse de l’astre de première plan déforme la lumière de l’étoile d’arrière plan qui semble briller plus fort pendant quelques mois. Cette méthode a permis de détecter nombre d’étoiles, planètes, naines brunes et planètes errantes. L’événement MOA-2011-BLG-262 est difficile à interpréter. Soit il s’agit d’une étoile lointaine dotée d’un mouvement propre exceptionnel accompagnée d’une planète semblable à Neptune, soit il s’agit une planète errante accompagnée d’une exolune, le couple étant beaucoup plus proche et doté d’un mouvement propre plus classique. Les données semblent pencher très légèrement en faveur de la deuxième solution, mais le principe du rasoir d’Occam penche en faveur de la première, de ce fait les scientifiques se sont refusés de trancher.

Vue d’artiste des deux solutions pour la courbe de l’événement MOA-2011-BLG-262. Crédit: NASA/JPL-Caltech.

Pour terminer je vous propose de revenir deux ans en arrière lors de la découverte de 1SWASP J140747 B. On ne sait pas grand chose de cet astre si ce n’est qu’il orbite une étoile semblable au Soleil mais beaucoup plus jeune et qu’il est entouré d’un immense système d’anneaux entre coupé de quatre lacunes. Chacune de ces lacunes pourrait abriter un astre massif en formation modelant les anneaux à la minière des satellites bergers de Saturne. Si 1SWASP J140747 B est une petite étoile ou une naine brune, alors ces lacunes sont habitées par autant de planètes. Si 1SWASP J140747 B est une planète, alors ce sont des exolunes en formation.

Vue d’artiste de 1SWASP J140747 B, dite la « Saturne sous stéroïdes ». Crédit: Michael Osadciw/University of Rochester

Références:

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