Les astronomes ont peut-être découvert la première lune découverte en dehors de notre système solaire

Deux astronomes croient avoir découvert une lune en orbite autour de notre planète, ce qui n’a jamais été confirmé. Bien qu’ils ne soient pas encore totalement sûrs de leur découverte, la découverte offre la possibilité que des lunes plus lointaines soient là-bas. Et cela pourrait changer notre compréhension de la structure de l'univers.

L’équipe d’astronomie de l’Université de Columbia a découvert ce satellite distant, connu sous le nom d’exomoon, à l’aide de deux télescopes spatiaux de la NASA. Ils ont d'abord repéré un signal de l'objet dans les données recueillies par le télescope de chasse aux planètes Kepler, puis ils ont fait un suivi avec le télescope spatial Hubble, qui est en orbite autour de la Terre. Grâce aux observations de ces deux engins spatiaux, l’équipe soupçonne cette lune de tourner autour d’une planète de la taille de Jupiter située à environ 4 000 années-lumière de la Terre. Et cette planète, surnommée Kepler-1625b, tourne autour d'une étoile semblable à notre Soleil.

Les scientifiques croient depuis des décennies que les lunes existent en dehors de notre système solaire, mais ces objets sont restés inaccessibles pour les scientifiques jusqu'à présent. Les astronomes ont spéculé sur quelques candidats dans le passé, mais rien n’a été confirmé. C’est parce que les lunes sont trop petites et trop faibles pour pouvoir être captées de la Terre. Cependant, cet exomoon présumé, détaillé aujourd'hui dans le journal Progrès de la science, est particulièrement large, de la taille de Neptune, ce qui en fait l’une des rares cibles détectables par nos télescopes. «Vous pouvez faire valoir que c'est la solution la plus avantageuse», déclare Alex Teachey, étudiant en astronomie à l'université de Columbia et l'un des auteurs principaux de l'article, Le bord. "Parce qu’il est si grand, à certains égards, c’est la première chose que nous devrait détecter parce que c'est le plus facile. "

Teachey affirme que trouver plus de lunes en dehors de notre système solaire changera notre compréhension de la façon dont les systèmes planétaires ont formé des milliers d'années-lumière. Notre quartier cosmique est rempli de lunes, et ils expliquent beaucoup de choses sur la façon dont nos planètes sont devenues. Exomoons pourrait raconter des histoires similaires. Cependant, aucune de nos lunes n’est aussi grande que celle-ci, ce qui crée un casse-tête pour les astronomes. «Parce que c'est tellement inhabituel, ou du moins que la communauté ne l'a pas anticipé en grande partie, cela pose de nouveaux défis pour l'expliquer», déclare Teachey. "Comment obtenez-vous quelque chose comme ça?"

Image de Dan Durda

Il y a seulement quelques décennies – à la fin des années 1980 et au début des années 1990 – les astronomes ont confirmé l'existence de planètes en dehors de notre système solaire. Depuis lors, des milliers de ces mondes lointains, appelés exoplanètes, ont été confirmés par des engins spatiaux comme Kepler et d'autres télescopes. Le moyen le plus populaire de trouver des exoplanètes est peut-être de regarder les étoiles, en attendant qu’elles scintillent. Quand une planète traverse "devant" son étoile hôte, elle atténue légèrement sa lumière. Ces baisses de luminosité peuvent être utilisées pour déterminer la taille d’une planète et le type d’orbite sur lequel elle se trouve.

C’est cette technique qui a également été utilisée pour retrouver l’exooon. Teachey et son co-découvreur David Kipping sont à la recherche d'exomoons depuis sept ans et étudient les données recueillies par Kepler. En 2017, ils ont remarqué qu’une étoile repérée par le vaisseau spatial présentait un schéma de gradation étrange qui ne correspondait pas tout à fait à la signature d’une exoplanète normale. Normalement, avec une exoplanète ordinaire, ces objets diminuent la lumière des étoiles de manière très courante. C’est parce qu’elles orbitent chaque fois de la même manière, ce qui aide les astronomes à savoir quand il faut s'attendre à ce que l'étoile s'assombrisse. «Pendant que la planète tourne, elle va plus ou moins faire la navette», dit Teachey. "Vous pouvez vraiment compter sur quand vous allez le voir revenir."

Mais pour une exoplanète avec une lune, les baisses de luminosité ne semblent pas suivre un schéma ordonné. C’est parce que l’exooon bloquera également la lumière d’une étoile lorsque la planète passera (mais pas autant que sa planète). Et lorsque la lune obscurcit l'étoile, cela se produit différemment à chaque fois, car la lune tourne autour de la planète. «Parfois, de notre point de vue, la Lune sera à la tête de la planète et parfois à la traîne», déclare Teachey. "Cela va apparaître dans un endroit différent chaque fois que la planète [crosses]. ”Ainsi, à l'occasion, les astronomes verront un léger pendage de lumière avant le pendage principal lorsque la lune sera en face de la planète. D'autres fois, la légère baisse se produira par la suite lorsque la lune est à la traîne.

Cela fait en sorte que les creux semblent plus sporadiques et moins routiniers, mais ils fournissent en fin de compte un modèle que les astronomes peuvent utiliser pour créer un modèle de la taille de la lune et de sa trajectoire autour de la planète. De plus, il existe un autre moyen de savoir si un exomoon est présent. Même si elles sont plus petites que leurs planètes mères, les lunes ont toujours un attrait gravitationnel. Et ils tireront légèrement sur les planètes sur lesquelles ils gravitent autour, ce qui les fera vaciller. Ainsi, parfois, la planète traversera son étoile un peu tôt, et parfois un peu tard.

Image: NASA

Teachey et Kipping ont remarqué ces deux phénomènes – les plongées étranges et les moments étranges – avec les données de Kepler, et ont provisoirement annoncé ce qu'ils avaient découvert en juillet de l'année dernière. Cependant, ils ont seulement affirmé avoir trouvé un candidat à l'exooon et souhaitaient disposer de plus de temps pour faire le suivi. Ils ont donc demandé à un télescope spatial Hubble de la NASA de mieux espionner le système. (L'observatoire est environ quatre fois plus précis que Kepler.) Au cours des 40 heures, ils ont observé la même planète Kepler-1625b avec Hubble afin de confirmer que l'exomoon était vraiment là.

Grâce à Hubble et à Kepler, le potentiel d’exomonie a été mis au point. Sa planète mère est située à peu près à la même distance de son étoile que la Terre du Soleil. Et cela place techniquement ce système dans la zone habitable convoitée – la zone autour d’une étoile où les températures sont idéales pour que l’eau puisse être liquide. Cependant, il y a de fortes chances qu'il n'y ait pas de piscines sur cette lune ou sa planète. Comme la planète a la taille de Jupiter, il s’agit probablement d’un géant gazier, et la lune de la taille de Neptune est probablement la même. Cependant, les deux objets sont probablement beaucoup plus chauds que Jupiter et Neptune dans notre système, ce qui en fait des découvertes uniques.

Pourtant, ce n’est pas encore chose faite. «Nous n’avons pas confirmé qu’il s’agissait d’un exomoon», déclare Jennifer Wiseman, responsable scientifique du projet pour le télescope spatial Hubble à la NASA. Le bord. «Nous n’avons même pas eu la chance de voir un [crossing] de cette lune potentielle, et nous n’avons donc pas assez d’informations pour confirmer s’il s’agit vraiment d’un exomoon. Mais cela nous a rendu encore plus enthousiastes à l'idée de regarder ce système à l'avenir. »Teachey et Kipping publient maintenant leurs résultats dans l'espoir que d'autres astronomes sépareront les données et aideront à confirmer si cela est réel ou non. Ils disent que plus d'observations au télescope sont nécessaires.

Auparavant, il n’y avait que très peu d’exomoons possibles dans le passé. Les astronomes ont annoncé en 2013 qu'ils en auraient peut-être trouvé un autour d'une planète voyous, mais il n'y avait aucun moyen de suivre la détection. En outre, d’autres astronomes ont découvert des planètes entourées de grands disques de matériaux percés de trous béants. Et on croit que ces trous sont en fait creusés par des lunes. Cependant, ce type de détection est beaucoup plus indirect que celui-ci, et personne n’a été en mesure de confirmer que les lunes sont là.

Image: NASA

Donc, si cet exomoon est réel, ce sera la première détection à confirmer. Et cela signifie qu'un plus grand nombre de ces exomoons peut exister à l'état sauvage. Des télescopes beaucoup plus précis – comme le futur télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu en 2021 – pourraient peut-être permettre des recherches plus détaillées d'exomoons à l'avenir. Ces mondes pourraient être des outils importants pour apprendre comment se forment les exoplanètes. Selon Teachey, si une planète parcourt une grande distance lors de sa formation initiale, elle perdra ses lunes en cours de route. Donc, trouver plus d'exomoons pourrait signifier que ces planètes n'ont pas migré très loin après leur naissance.

De plus, les exomoons pourraient être intéressants pour une autre raison: les lunes de notre système solaire sont récemment devenues des cibles alléchantes dans la recherche de la vie hors de la Terre. La lune de Jupiter, Europa et la lune de Saturne, Enceladus, sont supposées avoir des océans d’eaux liquides sous leur surface, qui sont des endroits pouvant héberger des organismes. Alors que cet exomoon de la taille de Neptune n’héberge probablement pas la vie telle que nous la connaissons, peut-être que d’autres lunes que nous n’avons pas encore vues pourraient bien se présenter. "Maintenant, si nous savons que dans d'autres systèmes stellaires, il n'y a pas que des planètes, mais des lunes, cela nous donne d'autres emplacements à considérer pour une habitabilité potentielle", déclare Wiseman.

Mais d’abord, il faut confirmer cet exooon. Teachey dit qu'il est assez confiant dans ce qu'ils ont trouvé. «Nous pensons que la lune est la meilleure explication pour les données en main», dit-il.