La présence d'une planète "invisible" confirmée par les chercheurs régionaux

Une équipe d'astronomes européens, dont des chercheurs régionaux, a confirmé la présence d'une planète « invisible », grâce au spectrographe SOPHIE installé sur le télescope de 1,93m de l’Observatoire de Haute‐Provence.

Cette planète, Kepler‐88 c, avait été prédite grâce à la perturbation gravitationnelle qu'elle cause sur sa planète voisine, Kepler‐88 b. Ce résultat est publié ce 17 décembre dans la revue Astronomy & Astrophysics et sur le site web du CNRS, dont voici le communiqué :

Pendant les quatre années de sa mission, le télescope spatial Kepler3 a trouvé plus de 3500 transits planétaires sur des centaines de milliers d'étoiles étudiées. Cependant, toutes les planètes situées dans le champ de vue de Kepler ne passent pas devant leur étoile hôte. En effet, si le plan de leur orbite est légèrement incliné (quelques degrés suffisent) par rapport à la direction de la Terre, la planète n’occulte pas l’étoile. Elle est donc « invisible » pour Kepler.

Des planètes en orbite autour d'une même étoile interagissent gravitationnellement les unes avec les autres. Dans ces
systèmes à plusieurs planètes, cette interaction cause des perturbations dans les temps auxquels se produisent les transits
planétaires. Ce phénomène est appelé variations des temps de transit ou TTV. La technique des TTV est sensible à des
planètes aussi petites que la Terre et permet de mettre en évidence les perturbations gravitationnelles dans les systèmes
planétaires. C'est le cas du système Kepler‐88 autour duquel le télescope spatial Kepler a détecté une planète en transit (Kepler‐88 b).

Le spectogramme SOPHIE de l'Observatoire des Alpes de Haute-Provence

Cette planète est si fortement perturbée par une autre planète qui elle ne transite pas, que ce système a gagné le surnom de Roi des variations de temps de transit. Une analyse précédente a prédit que ce système devrait être composé d'une paire de deux planètes proches de la résonance deux:un (i.e. la période orbitale de la planète externe est exactement deux fois plus longue que celle de la
planète interne). Cette configuration orbitale est la même que celle entre la Terre et Mars dans le système solaire, Mars orbitant autour du Soleil en près de 2 ans. En utilisant le spectrographe SOPHIE, une équipe européenne d'astronomes a réussi à mesurer directement, grâce à la méthode des vitesses radiales6, la masse de la planète invisible Kepler‐88 c.

C'est la première fois que la masse d'une exoplanète invisible, déduite de la variation de temps de transit est confirmée
indépendamment par une autre technique. Ce résultat valide donc la technique des TTV pour détecter des planètes invisibles et
explorer les systèmes multiplanètes. Cette technique a été utilisée pour déterminer la masse de plus de 120 exoplanètes détectées par Kepler dans 47 systèmes planétaires, jusqu'à des planètes à peine plus massives que la Terre. Il aide à mieux comprendre les
interactions dynamiques et la formation de systèmes planétaires. Cela permet aussi d'anticiper l'exploration future de nouveaux
systèmes exoplanétaires depuis l'espace comme pourra le faire le télescope PLATO.