Découverte d’un système à deux soleils, comme Tatooine dans Star Wars

Les deux planètes orbitent autour de deux étoiles liées par la gravité. Ce n'est que le deuxième système multiplanétaire connu avec cette configuration.

Dans la Voie lactée, certaines exoplanètes sont en orbite autour d'étoiles binaires, c'est-à-dire de deux soleils liés par la gravité et proches l'un de l'autre : les fans de science-fiction auront identifié le cas de la planète Tatooine dans la saga Star Wars. Plusieurs astres de ce type ont été identifiés depuis la découverte de la première, en 2005. Leur étude est particulièrement intéressante car prédire leur évolution est une gageure : les perturbations gravitationnelles engendrées par les deux étoiles influent grandement sur les trajets des exoplanètes. Certaines peuvent même être expulsées de leur système, devenant alors des astres errants tandis que d'autres sont littéralement propulsées vers une des deux étoiles où elles se crashent et se vaporisent. A plus forte raison lorsqu'il y a plusieurs planètes dans un même système binaire.

Des configurations rares

Peu de systèmes dans cette configuration sont connus bien qu'ils soient sans doute nombreux. Le seul pour lequel les astronomes peuvent affirmer qu'il y a plusieurs planètes autour d'une binaire est NN Serpentis. Aujourd'hui, dans la revue Nature Astronomy, une équipe internationale annonce la découverte d'un deuxième système similaire. En 2020, une exoplanète circumbinaire a été repérée dans le système TOI 1338 situé à 1300 années-lumière de la Terre. L'astre a été identifié grâce aux données du télescope spatial TESS de la Nasa, après l'observation de plusieurs transits devant l'étoile la plus brillante. "La méthode du transit nous a permis de mesurer la taille de TOI-1338b, mais pas sa masse, qui est le paramètre le plus fondamental de la planète", a déclaré, dans un communiqué, l'auteur principal, le Dr Matthew Standing, chercheur à l'Open University de Milton Keynes (Angleterre).

C'est en voulant mesurer sa masse, grâce à la méthode des vitesses radiales, que l'équipe du projet BEBOP (Binaries Escorted By Orbiting Planets) a découvert la nouvelle exoplanète, provisoirement nommée BEBOP-1c. "Seuls 12 systèmes circumbinaires sont connus à ce jour, et celui-ci n'est que le deuxième à abriter plus d'une planète", souligne, dans le même communiqué, David Martin, astronome à l'université d'État de l'Ohio.

Un simulateur pour comprendre comment on détecte les planètes

Deux méthodes indirectes sont principalement utilisées pour découvrir des exoplanètes : celle des transits et celle des vitesses radiales. La première consiste à détecter les infimes variations périodiques de l'intensité lumineuse qui se produisent quand une planète passe devant son étoile. Elle permet également d'en déduire sa taille. La seconde analyse le spectre lumineux de l'étoile : la présence d’une planète en orbite provoque des mouvements réguliers de cette dernière. Pour un observateur terrestre, l’étoile s’éloigne et se rapproche. Ces changements s’accompagnent d’un décalage vers le rouge quand elle s’éloigne et vers le bleu quand elle se rapproche. Ces très subtils décalages peuvent être observés par des spectrographes. Cette technique renseigne aussi sur la masse de l'exoplanète.

Un simulateur mis en ligne par le Laboratoire d'Astrophysique de Marseille permet d'avoir un aperçu des courbes que doivent analyser les astronomes pour ces deux méthodes. Il est possible de faire varier plusieurs paramètres et ainsi de se rendre compte de leur impact pour les instruments qu'ils utilisent. L'étoile, dans cette simulation, est semblable au Soleil.

Une troisième planète dans ce système "Tatooine" ?

BEBOP-1c a une période orbitale de 215 jours et une masse environ 65 fois plus importante que la Terre, elle est cinq fois moins lourde que Jupiter. Les astronomes ne connaissent pas encore sa taille, mais ils espèrent pouvoir observer un transit pour le déterminer. De même, malgré de nombreuses observations, ils n'ont pas réussi à calculer la masse de la première planète, TOI-1338b. De plus, des indices suggèrent qu'il pourrait y avoir une troisième planète non encore observée dans ce système.

Illustration célébrant la découverte de l'exoplanète BEBOP-1c. Crédits : Amanda Smith / University of Birmingham

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