Une paire d'astronomes parcourant les données du vaisseau spatial Kepler ont découvert la première exomoon. La lune se trouve dans le système Kepler 1625 à environ 8 000 années-lumière de là, dans la constellation du Cygne. Il orbite autour du géant gazier Kepler 1625b et, contrairement à toutes les lunes de notre système solaire, celle-ci est une «lune de gaz».
Ce n'était qu'une question de temps avant de trouver une exomoon. Nous avons trouvé des milliers d'exoplanètes, principalement grâce au vaisseau spatial Kepler. Et là où il y a des planètes, on peut s'attendre à des lunes. Mais même si cela semblait inévitable, la première exomoon confirmée est toujours excitante.
L'exomoon est très différente de ce que nous voyons dans notre propre système solaire. Il orbite autour d'une géante gazeuse plusieurs fois plus grande que Jupiter, appelée Kepler 1625b. Des preuves préliminaires indiquent que la lune elle-même, appelée Kepler 1625b I, est une lune à gaz et a environ la taille de Neptune. Rien de tel n'existe dans notre système.
"Un aspect discordant du système est son ampleur." - extrait du journal, Teachey and Kipping, 2018.
Voici où nous mettons nos lecteurs en garde. À proprement parler, les astronomes ont découvert des preuves de la lune. Son existence doit encore être confirmée. Mais comme les scientifiques sont prudents par nature, il y a fort à parier que des observations supplémentaires confirmeront que c'est là.
"Si elle est confirmée, cette découverte pourrait complètement ébranler notre compréhension de la façon dont les lunes se forment et de quoi elles peuvent être faites." - Thomas Zurbuchen, administrateur associé de la Direction des missions scientifiques de la NASA.
Alex Teachey et David Kipping sont astronomes à Columbia University. Ils ont découvert la lune dans les données Kepler qu'ils analysaient. Ils se sont concentrés sur 284 exoplanètes découvertes par Kepler en orbite autour de leurs étoiles sur de grandes orbites. Une orbite large est une orbite de plus de 30 jours, et ils sont considérés comme les meilleurs endroits pour trouver des exomoon potentiels. Ils ont trouvé une anomalie dans ces 284 exoplanètes qui suggéraient qu'une exomoon était présente.
Une fois que la planète a terminé son transit de 19 heures, il y a eu une deuxième baisse de la luminosité de l'étoile. Cette immersion est cohérente avec une lune, ce qui en fait la première exomoon jamais observée.
"Nous avons vu de petites déviations et des oscillations dans la courbe de lumière qui ont attiré notre attention." - David Kipping, Université Columbia.
"Cette découverte intrigante montre comment les missions de la NASA travaillent ensemble pour découvrir des mystères incroyables dans notre cosmos", a déclaré Thomas Zurbuchen, administrateur associé de la Direction des missions scientifiques de la NASA au siège de la NASA, Washington, DC. "Si elle était confirmée, cette découverte pourrait complètement ébranler notre compréhension de comment se forment les lunes et de quoi elles peuvent être faites. »
"Ce fut définitivement un moment choquant de voir cette courbe de lumière Hubble." - David Kipping, Université Columbia.
Après avoir trouvé l'anomalie dans les données Kepler, ils ont utilisé le Hubble pour jeter un autre regard. La paire a passé 40 heures de temps avec Hubble à obtenir des données plus précises sur le creux de lumière de l'étoile mère. Après avoir observé la planète elle-même transiter devant l'étoile, ils ont vu le même deuxième plongeon que Kepler, 3,5 heures après le transit de la planète.
"Nous avons vu de petites déviations et des oscillations dans la courbe de lumière qui ont attiré notre attention", a déclaré Kipping.
La paire d'astronomes a manqué de temps avant de pouvoir observer le transit complet de la lune, mais ils ont vu autre chose. Le transit de la planète s’est produit plus d’une heure plus tôt que prévu. Ceci est cohérent avec la planète et la lune en orbite autour d'un centre de gravité commun. Cela ferait vaciller la planète de la même manière que la Terre vacille lorsque la Lune orbite autour de la Terre.
"Une lune compagnon est l'explication la plus simple et la plus naturelle de la deuxième baisse de la courbe de lumière et de l'écart de synchronisation orbite", a expliqué Kipping. «Ce fut définitivement un moment choquant de voir cette courbe de lumière Hubble, mon cœur a commencé à battre un peu plus vite et j'ai juste continué à regarder cette signature. Mais nous savions que notre travail consistait à garder la tête froide et à supposer qu'il s'agissait d'un faux, en testant toutes les manières imaginables dont les données pouvaient nous tromper.
Il y a de bonnes raisons de se méfier de la conclusion de la lune. Une deuxième planète non détectée pourrait être responsable. Il est possible qu'une deuxième planète soit là, mais que Kepler ne soit pas en mesure de la détecter.
La planète et sa lune se trouvent toutes deux dans la zone habitable de l'étoile, ce qui signifie que de l'eau liquide pourrait être présente. Mais malheureusement, la planète est une géante gazeuse et la lune est une lune gazeuse. Aucune vie telle que nous la connaissons ne pourrait y exister.
Les deux astronomes ont publié leur article dans la revue Science Advances. Ils disent que non seulement la lune est une lune à gaz, qui est étrangère à notre système solaire, elle est également de taille comparable à Neptune. C'est bien plus grand que toutes les lunes de notre système. Le duo dit que l'existence de cette lune pourrait fournir de nouvelles informations sur la formation des systèmes planétaires et sur la formation des lunes.
Les origines de l'Exomoon: un objet capturé?
Les astronomes pensent que les lunes se forment à partir de la poussière laissée par la formation de la planète. (Bien que la Lune de la Terre ait pu se former différemment.) Mais Kepler 1625b et sa lune sont tous deux des mondes gazeux, donc un autre mécanisme de formation doit être à l'œuvre.
L'orbite de l'exomoon peut être inclinée d'environ 45 degrés par rapport au plan orbital de la planète. Si tel est le cas, cela ressemble à la lune Triton de Neptune. Mais les astronomes pensent que Triton est un objet de ceinture de Kuiper capturé (KBO) plutôt qu'une lune qui s'est formée à partir de la même poussière que Neptune. Il est possible que Kepler 1625b I soit un objet capturé plutôt qu'une lune classique. Mais dans l'étude, les deux astronomes font preuve de prudence pour arriver à cette conclusion. C'est assez préliminaire à ce stade.
Tout au long de la conclusion de l'article, les deux astronomes appellent à la prudence. Ils sont satisfaits de l'exactitude de leurs données, en particulier des données de suivi Hubble. Et ils sont convaincus que leur interprétation est rigoureuse. Le problème est l'improbabilité de la découverte par rapport à tout ce que nous savons. Il s'agit d'une découverte entièrement nouvelle.
Dans leur conclusion, les deux astronomes déclarent que «c'est une analyse compliquée et impliquée où un effet mineur non expliqué, ou un artefact anormal, pourrait potentiellement changer notre interprétation. Bref, ce sont les inconnues inconnues que nous ne pouvons pas quantifier. Ces réserves existent parce qu'il s'agirait d'une détection inédite, la première exomoon. » Ils continuent en disant que les premières revendications d'exoplanètes ont été accueillies avec un grand scepticisme parce qu'elles étaient si nouvelles.
Il y a près de 200 lunes dans notre système solaire, et c'est dans un système avec seulement 8 planètes principales. Toutes les planètes n'ont pas de lunes, mais la moyenne mathématique est toujours de 25 lunes par planète. Ainsi, avec près de 4000 exoplanètes découvertes, les mathématiques sont de notre côté.
Même si cela ne s'avère pas être une exomoon, les astronomes continueront à trouver d'autres exomoon candidats. Le télescope James Webb aura quelque chose à dire sur la recherche. Ses puissantes capacités d'observation relanceront la recherche de planètes et de lunes autour d'autres étoiles.
Ce n'est qu'une question de temps avant d'en trouver un.
- Communiqué de presse de Hubble: «Les astronomes découvrent les premières preuves d'une possible lune à l'extérieur de notre système solaire»
- Document de recherche: «Preuve d'une grande exomoon en orbite autour de Kepler-1625b»
