LA MOITIÉS DES CANDIDATS DE PLANÈTES GÉANTES DÉTECTÉS PAR LE SATELLITE KEPLER NE SONT FINALEMENT PAS DES EXOPLANÈTES
Une équipe internationale comprenant des chercheurs de l'IAP a effectué durant cinq années une campagne de suivi des évènements découverts par Kepler comme susceptibles d’être causés par des exoplanètes géantes, au moyen du spectrographe SOPHIE à l'Observatoire de Haute-Provence. Ces observations montrent qu'environ la moitié des évènements « candidats » ne sont pas causés par des planètes. En enlevant ces « faux positifs » des listes de planètes, ce travail permet de préciser les propriétés physiques des exoplanètes géantes.
Le télescope spatial de la NASA Kepler, lancé en 2009, a identifié des milliers de « candidats planètes » en observant les petites baisses de luminosité d'étoiles survenant périodiquement lorsque des planètes gravitant autour d’elles passent devant les disques stellaires (on parle de transits). Plusieurs scénarios alternatifs n'impliquant pas la présence de planètes peuvent cependant provoquer ce type de phénomène. Des observations spectroscopiques des candidats sont ainsi nécessaires pour établir ou rejeter la nature planétaire de ces transits.
Un suivi spectroscopique a été effectué entre 2010 et 2015 avec l'instrument SOPHIE, installé sur le télescope de 193 cm de l'Observatoire de Haute-Provence, en utilisant la technique des vitesses radiales. L’échantillon de départ comprenait 8826 candidats planètes détectés par Kepler (extraits de la liste des « objets d’intérêt de Kepler », ou KOI en anglais). Il a progressivement été réduit à 129 candidats en sélectionnant uniquement ceux correspondants à des planètes géantes (des planètes riches en gaz et bien plus massives que la Terre, comme Jupiter), ainsi qu’en enlevant les faux positifs déjà connus et les étoiles trop peu brillantes pour être observées par SOPHIE. L’étude s’est concentrée sur les planètes de périodes orbitales inférieures ou égales à 400 jours, pour lesquelles au moins trois transits ont été observés pendant les quatre années de la mission Kepler. Ce suivi extensif montre que 54,6 +/- 6,5 % des candidats Kepler correspondant à des exoplanètes géantes ne sont finalement pas des planètes. La plupart de ces « faux positifs » sont causés par des étoiles binaires à éclipse, c’est-à-dire des paires d’étoiles dont les plans orbitaux se trouvent dans notre ligne de visée depuis la Terre, produisant des éclipses mutuelles périodiques. Une plus petite proportion de ces « faux positifs » est constituée de naines brunes, des objets bien plus massifs que les planètes géantes.
Ce travail permet de construire une liste de véritables exoplanètes géantes, sans contamination par d’autres phénomènes astrophysiques. Les planètes identifiées et validées par cette étude sont particulièrement bien caractérisées ; entre autre, leur densité moyenne est connue, SOPHIE permettant de mesurer les masses des planètes et Kepler leurs rayons. À partir de cette nouvelle liste d’exoplanètes, on peut conclure que 4,6 +/- 0,6 % des étoiles de type solaire ont des planètes géantes ayant des périodes orbitales allant jusqu'à 400 jours. Les propriétés physiques de ces planètes permettent de contraindre les processus qui gouvernent la formation et l'évolution des systèmes planétaires, qui ne sont aujourd'hui que partiellement compris.
Publication scientifique associée : “SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates. XVII. The physical properties of giant exoplanets within 400 days of period”, par A. Santerne, C. Moutou, M. Tsantaki, F. Bouchy, G. Hébrard, V. Adibekyan, J.-M. Almenara, L. Amard, S. C. C. Barros, I. Boisse, A.S. Bonomo, G. Bruno, B. Courcol, M. Deleuil, O. Demangeon, R.F. Díaz, T. Guillot, M. Havel, G. Montagnier, A. S. Rajpurohit, J. Rey and N. C. Santos, 2015, Astronomy & Astrophysics, sous presse (http://arxiv.org/pdf/1511.00643.pdf).
Contact :
Guillaume Hébrard
Institut d'astrophysique de Paris CNRS-UPMC
Tél. : 01 44 32 80 78
hebrard à iap point fr
Le télescope de 193 cm de l'Observatoire de Haute-Provence
Le spectrographe SOPHIE
Décembre 2015