Des chercheurs élucident la nature des candidats-planètes détectés par le satellite Kepler
En observant avec le spectrographe SOPHIE installé au télescope de 1,93 m de l'Observatoire de Haute-Provence, une équipe comprenant notamment des chercheurs de l'Institut d'astrophysique de Paris a permis d'identifier dix nouvelles planètes ainsi que cinq nouvelles naines brunes parmi une sélection de candidats-planètes détectées par le satellite Kepler de la NASA. Elle a également pu mesurer la proportion de fausses planètes géantes cachées dans les données de ce satellite. Cette étude et ces nouvelles détections apportent de nouveaux éléments pour la compréhension de la formation et de l'évolution des planètes.
Le satellite américain Kepler a identifié plus de 2300 candidats-planètes en observant la baisse de luminosité d'une étoile lorsqu'une planète passe devant, comme lors du passage de Vénus devant le Soleil le 6 juin dernier. Cette baisse de luminosité, appelée transit, peut être expliquée par d'autres phénomènes astrophysiques, impliquant plusieurs étoiles. Lorsque le satellite Kepler identifie des transits, il est donc nécessaire de déterminer si ces transits sont dus à des étoiles, ou alors à des exoplanètes, c'est-à-dire des planètes en orbite autour d'étoiles autres que le Soleil. Pour cela, l'une des méthodes est d'observer ces étoiles en utilisant des spectrographes de haute-précision, comme SOPHIE à l'Observatoire de Haute-Provence, l'un des plus performants au monde. Ainsi, une équipe d'astronomes français comprenant des chercheurs de l'Institut d'astrophysique de Paris a été capable d'élucider la nature de candidats-planètes détectés par Kepler. Cela a permis de trouver des objets de natures très différentes :
- Des jupiters chauds : dix nouvelles planètes ont été trouvées avec des masses comparables à celle de Jupiter et orbitant en quelques jours autour de leur étoile, ce qui leur confère une très grande température. La plus chaude de ces dix planètes détectées par Kepler et SOPHIE, KOI-196b, aurait une température supérieure à 1500°C. D'autres, comme la planète KOI-206b, possèdent une orbite très elliptique malgré une très courte période orbitale. La planète KOI-428b, elle, orbite une étoile en fin de vie, deux fois plus grosse que le Soleil. Ces planètes viennent compléter les 63 planètes déjà découvertes par l'équipe Kepler.
- Des naines brunes : ces objets ont un rayon comparable à celui de Jupiter mais sont entre 20 et 80 fois plus massifs. Ils sont la clé de voute entre les planètes et les étoiles, mais sont également très rares : seulement quatre étaient connus en transit devant leur étoile. L'équipe française a pu déterminer la masse et le rayon de quatre nouvelles naines brunes en transit, ainsi que celle d'une étoile de très faible masse (12% de la masse du Soleil).
- Des binaires à éclipses et des systèmes triples : ces objets ont une masse supérieure à environ 100 fois la masse de Jupiter (soit environ 10% de la masse du Soleil) mais il n'est pas possible de les distinguer des planètes à partir des données Kepler seules. Grâce au spectrographe SOPHIE, les astronomes ont réussi à identifier ces candidats imposteurs. Une étude indépendante américaine avait estimé que seulement 5% des 2300 candidats-planètes Kepler étaient de tels imposteurs. L'équipe française indique elle une proportion d'imposteurs plus grande, proche de 35% pour les candidats-planètes géantes. Cela doit être pris en compte pour les études statistiques réalisées à partir des candidats-planètes détectés par Kepler. Il est à noter que cette proportion d'imposteurs ne s'applique pas nécessairement aux plus petits candidats-planètes (environ 90% des candidats Kepler) ainsi qu'aux candidats en système multiple (environ 30% des candidats Kepler).
Les chercheurs impliqués dans cette étude proviennent des laboratoires suivant :
- Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université, CNRS) : A. Santerne, C. Moutou, R. F. Díaz, A. S. Bonomo, M. Deleuil, J.-M. Almenara.
- Institut d'Astrophysique de Paris (Université Paris 6, CNRS) : F. Bouchy, G. Hébrard.
- Centre d'Astrophysique de l'Université de Porto : N. C. Santos.
Avec la participation d'un astronome amateur, M. Vanhuysse, gérant de la Jeune Entreprise Innovante Oversky.
Ces résultats vont être présentés le 31 août 2012 à Pékin à l'occasion de l'Assemblée Générale de l'Union Astronomique Internationale.
Ils font l'objet de plusieurs articles publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics :
- SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates II. KOI-428b: a hot Jupiter transiting a subgiant F-star
par A. Santerne et al., 2011
- SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates. III. KOI-423b: an 18 MJup transiting companion around an F7IV star
par F. Bouchy et al., 2011
- SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates. IV. KOI-196b: a non-inflated hot Jupiter with a high albedo
par A. Santerne et al., 2011
- SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates. V. The three hot Jupiters KOI-135b, KOI-204b, and KOI-203b (alias Kepler-17b)
par A. S. Bonomo et al., 2012
- SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates VII. A false positive rate of 35% for Kepler close-in giant exoplanet candidates
par A. Santerne et al., 2012
- SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates VIII. Five new hot Jupiter : KOI-200 b, KOI-202 b, KOI-206 b, KOI-614 b, KOI-680 b
par G. Hébrard et al., en préparation
- SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates IX. Four new transiting brown dwarf and low-mass star KOI-189 b, KOI-205 b, KOI-554 b, KOI-686 b
par R. F. Díaz et al., en préparation
Contacts :
- François Bouchy
Institut d'astrophysique de Paris (IAP) CNRS-UPMC, Paris - France
bouchy à iap.fr
- G. Hébrard
Institut d'astrophysique de Paris (IAP) CNRS-UPMC, Paris - France
hebrard à iap.fr
Nature des candidats-planètes Kepler déterminée grâce au spectrographe SOPHIE.
Télescope de 1,93 m de l'Observatoire de Haute-Provence. Ce télescope a permis en 1995 la détection de la première exoplanète. Il est équipé depuis 2006 du spectrographe SOPHIE, réalisé grâce au financement de l'INSU/CNRS et du Conseil Régional Provence-Alpes-Côtes d'Azur. Il a permis
de détecter et d'étudier près de la moitié des exoplanètes en transit de l'hémisphère nord.
Crédit: OHP
Planètes, naines brunes et étoiles binaires Kepler identifiées avec le spectrographe SOPHIE (cliquer pour voir la version animée)
Crédit: A. Santerne
30 août 2012