Au cours des trente dernières années, des milliers de planètes extra-solaires ont été découvertes au-delà de notre système solaire. Pour la plupart, ils ont été détectés par le Kepler Télescope spatial en utilisant une technique appelée Photométrie Transit. Pour cette méthode, les astronomes mesurent les creux périodiques de la luminosité d'une étoile - qui sont le résultat de planètes passant devant eux par rapport à un observateur - pour confirmer la présence de planètes.
Grâce à un nouvel effort de recherche mené par une équipe d'astronomes professionnels et amateurs, quelque chose de beaucoup plus petit que des planètes a récemment été détecté en orbite autour d'une étoile éloignée. Selon une nouvelle étude publiée par l'équipe de recherche, six exocomètes ont été observés en orbite autour de KIC 3542116, une étoile de type spectral F2V située à 800 années-lumière de la Terre. Ces comètes sont les plus petits objets à ce jour détectant la méthode de photométrie de transit.
L'étude qui détaille leurs conclusions, intitulée «Exocomets susceptibles de transiter détectés par Kepler», a récemment paru dans le Avis mensuels du Royal Astronomical Société. Dirigée par Saul Rappaport du Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du MIT, l'équipe était également composée d'astronomes amateurs, de membres du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), de l'Université du Texas, de la Northeastern University et du Ames Research Center de la NASA.
C'est la première fois que la photométrie de transit est utilisée pour détecter des objets aussi petits que des comètes. Ces comètes étaient des boules de glace et de poussière - de taille comparable à la comète de Halley - qui se sont avérées se déplacer à des vitesses d'environ 160 934 km / h (100 000 mph) avant de se vaporiser. Les chercheurs ont pu les détecter en repérant leurs queues, les nuages de poussière et de gaz qui se forment lorsque les comètes se rapprochent de leur étoile et commencent à se sublimer.
Ce n’était pas une tâche facile, car les queues ne parvenaient à masquer qu’environ un dixième de 1% de la lumière de l’étoile. Comme l'explique Saul Rappaport, qui est également professeur émérite de physique à l'Institut Kavli d'astrophysique et de recherche spatiale, dans un communiqué de presse du MIT:
"Il est étonnant que quelque chose de plusieurs ordres de grandeur plus petit que la Terre puisse être détecté juste par le fait qu'il émet beaucoup de débris. C'est assez impressionnant de pouvoir voir quelque chose d'aussi petit, si loin. "
Le mérite de la détection originale revient à Thomas Jacobs, un astronome amateur qui vit à Bellevue, dans l'État de Washington, et est membre de Planet Hunters. Ce projet citoyen scientifique a été créé par l'Université de Yale et se compose d'astronomes amateurs qui ont consacré leur temps à la recherche d'exoplanètes. Les membres ont accès aux données du Télescope spatial Kepler dans l'espoir qu'ils remarqueraient des choses que les algorithmes informatiques pourraient manquer.
En janvier, Jacobs a commencé à analyser quatre ans de données obtenues au cours KeplerSa mission principale. Au cours de cette phase, qui a duré de 2009 à 2013, Kepler scanné plus de 200 000 étoiles et effectué des mesures de leurs courbes lumineuses. Après cinq mois de filtrage des données (le 18 mars), il a remarqué plusieurs modèles de lumière curieux au milieu du bruit de fond provenant de la KIC 3542116. Comme Jacobs l'a dit:
«La recherche d'objets d'intérêt dans les données Kepler nécessite de la patience, de la persévérance et de la persévérance. Pour moi, c'est une forme de chasse au trésor, sachant qu'il y a un événement intéressant à découvrir. Il s'agit avant tout d'explorer et d'être à la chasse où peu de gens ont déjà voyagé. »
Plus précisément, Jacobs cherchait des signes de transits uniques, qui ne ressemblent pas à ceux qui sont causés par des planètes en orbite autour d'une étoile (c'est-à-dire périodiques). En regardant le KIC 3542116, il a remarqué trois transits simples, puis a alerté Rappaport et Andrew Vanderburg, en tant qu'astrophysicien à l'Université du Texas et membre du CfA. Jacobs avait travaillé avec les deux hommes dans le passé et voulait leur avis sur ces résultats.
Comme Rapport l'a rappelé, le processus d'interprétation des données était difficile, mais gratifiant. Initialement, ils ont noté que les courbes lumineuses ne ressemblaient pas à celles causées par les transits planétaires, qui se caractérisent par une baisse soudaine et forte de la lumière, suivie d'une forte augmentation. Avec le temps, Rapport a noté que l'asymétrie dans les trois courbes de lumière ressemblait à celles des planètes désintégrées, qu'ils avaient déjà observées.
"Nous nous sommes assis là-dessus pendant un mois, parce que nous ne savions pas ce que c'était - les transits de la planète ne ressemblent pas à ça", a déclaré Rappaport. "Ensuite, il m'est venu à l'esprit que" Hé, ils ressemblent à quelque chose que nous avons déjà vu "... Nous pensions que le seul type de corps qui pourrait faire la même chose et ne pas répéter est celui qui est probablement détruit à la fin. La seule chose qui convient au projet de loi et qui a une masse suffisamment petite pour être détruite, c'est une comète. »
Sur la base de leurs calculs, qui ont indiqué que chaque comète bloquait environ un dixième de 1% de la lumière de l'étoile, l'équipe de recherche a conclu que la comète s'était probablement complètement désintégrée, créant une traînée de poussière suffisante pour bloquer la lumière pendant plusieurs mois avant c'est disparu. Après avoir effectué des observations supplémentaires, ils ont également noté trois autres transits au cours de la même période qui étaient similaires à ceux observés par Jacobs.
Le fait que ces six exocomètes semblent avoir transité très près de leur étoile au cours des quatre dernières années soulève des questions intéressantes, et y répondre pourrait avoir des implications drastiques pour la recherche extra-solaire. Cela pourrait également faire progresser notre compréhension de notre propre système solaire. Comme l'a expliqué Vanderburg:
«Pourquoi y a-t-il tant de comètes dans les parties intérieures de ces systèmes solaires? S'agit-il d'une ère de bombardements extrêmes dans ces systèmes? C'était une partie vraiment importante de la formation de notre propre système solaire et peut avoir amené de l'eau sur Terre. Peut-être que l'étude des exocomets et la recherche des raisons pour lesquelles ils se trouvent autour de ce type d'étoile… pourraient nous donner un aperçu de la façon dont les bombardements se produisent dans d'autres systèmes solaires.
Il y a entre 4,1 et 3,8 milliards d'années, le système solaire a également connu une période d'activité intense des comètes connue sous le nom de bombardement lourd tardif. Pendant cette période, les astéroïdes et les comètes auraient régulièrement impacté les corps du système solaire interne. Il est intéressant de noter que cette période de bombardements lourds serait à l'origine de la distribution de l'eau à la Terre et aux autres planètes terrestres.
Comme indiqué, le KIC 3542116 appartient au type spectral F2V, une classe d'étoiles jaune-blanc qui est généralement 1 à 1,4 fois plus massive que notre Soleil et assez brillante. Puisqu'il est comparable en taille et en masse à notre Soleil, il est possible que la période de bombardement qu'il traverse soit similaire à ce que le système solaire a traversé. Le voir se dérouler pourrait donc nous en dire beaucoup sur la façon dont une activité similaire a influencé l'évolution de notre système solaire il y a des milliards d'années.
En plus de l'importance de l'étude pour l'étude de l'astrophysique et de l'astronomie, elle démontre également le rôle important que jouent les citoyens scientifiques aujourd'hui. Sans le travail infatigable de Jacobs, qui examine les données de Kepler entre son travail de jour et le week-end, cette découverte n'aurait pas été possible.
"Je pourrais nommer 10 types de choses que ces personnes ont trouvées dans les données Kepler que les algorithmes n'ont pas pu trouver, en raison de la capacité de reconnaissance des formes dans l'œil humain", a déclaré Rappaport. «Vous pouvez maintenant écrire un algorithme informatique pour trouver ce genre de forme de comète. Mais ils ont été manqués lors de recherches antérieures. Ils étaient assez profonds mais n'avaient pas la bonne forme programmée dans les algorithmes. Je pense qu'il est juste de dire que cela n'aurait jamais été trouvé par aucun algorithme. "
À l'avenir, l'équipe de recherche s'attend à ce que le déploiement du satellite de sondage sur les exoplanètes en transit (TESS) - qui sera dirigé par le MIT - continue de mener le type de recherche effectué par Kepler.
