Explorer l’énigme des mystères cosmiques : réinventer les exomoons massives

par Santiago Fernández
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Exomoon Discovery

La découverte de gigantesques exolunes à proximité de Kepler-1625b et Kepler-1708b a jeté une ombre d’incertitude.

Tout comme il est largement admis que les étoiles de notre Voie lactée sont entourées de planètes, l’idée de lunes en orbite autour de ces exoplanètes lointaines devrait sembler plausible. Cependant, la quête pour identifier ces lunes s’est avérée être un formidable défi. Sur plus de 5 300 exoplanètes connues, seules deux possèdent des lunes. Une analyse de données récente souligne la nature nuancée des découvertes scientifiques, révélant que derrière chaque affirmation se cache un degré d’incertitude, semblable à un récit plein de suspense.

Plonger dans l’exploration d’Exomoon

Les observations précédentes de Kepler-1625b et Kepler-1708b par les télescopes spatiaux Kepler et Hubble ont initialement dévoilé des indices de ces ex-lunes insaisissables. Cependant, une étude récente soulève des doutes sur ces affirmations antérieures. Des chercheurs de l'Institut Max Planck de recherche sur le système solaire et de l'Observatoire Sonnenberg, tous deux situés en Allemagne, rapportent dans la revue Nature Astronomy que les interprétations pointant vers l'existence d'exomoons pourraient être moins certaines qu'on ne le pensait auparavant.

Pour mener leur enquête, les scientifiques ont exploité leur nouvel algorithme informatique nommé Pandora, conçu pour accélérer la recherche d'exomoons. Ils ont également envisagé les types d’ex-lunes que les observations astronomiques spatiales modernes pourraient théoriquement révéler, et les résultats ont été plutôt surprenants.

Exomoons : une rareté en vue

Au sein de notre propre système solaire, les planètes sont fréquemment accompagnées d’une ou plusieurs lunes, Mercure et Vénus étant des exceptions notables. Par exemple, la géante gazeuse Saturne possède un nombre impressionnant de 140 satellites naturels. Par conséquent, les scientifiques extrapolent que les planètes situées dans des systèmes stellaires lointains pourraient également posséder des lunes. Cependant, des preuves définitives d’exolunes n’existent que pour deux planètes : Kepler-1625b et Kepler-1708b. La rareté de ces découvertes n’est pas surprenante, étant donné que ces satellites lointains sont nettement plus petits que leurs planètes hôtes, ce qui les rend extrêmement difficiles à détecter. De plus, passer au crible les nombreuses données d’observation de milliers d’exoplanètes à la recherche de preuves lunaires est une entreprise laborieuse.

Pandora : l'algorithme de recherche d'Exomoons

Pour rationaliser et accélérer cette recherche, les chercheurs s’appuient sur leur algorithme de recherche personnalisé, Pandora. Cet algorithme, publié l'année dernière et disponible pour tous les chercheurs sous forme de code open source, a donné des résultats étonnants lorsqu'il a été appliqué aux données de Kepler-1625b et Kepler-1708b.

Le Dr René Heller, auteur principal de l'étude, note : « Nous aurions aimé confirmer la découverte d'exolunes autour de Kepler-1625b et Kepler-1708b, mais malheureusement, nos analyses montrent le contraire. »

Démêler le jeu céleste de cache-cache

Kepler-1625b, une planète semblable à Jupiter, a fait la une des journaux il y a cinq ans lorsque des chercheurs de l'Université Columbia à New York ont présenté des preuves irréfutables de la présence d'une lune massive sur son orbite. Cependant, des enquêtes ultérieures ont introduit une version cosmique du jeu de cache-cache, le candidat exomoon ayant apparemment disparu des données de Kepler, pour réapparaître lors d'observations ultérieures avec le télescope spatial Hubble. L'année dernière, des chercheurs new-yorkais ont signalé la présence d'une autre lune colossale en orbite autour de Kepler-1708b, dépassant la taille de la Terre.

Détection des exomoons : une entreprise complexe

Le Dr René Heller souligne le défi que représente l'observation directe des exounes, compte tenu de leur énorme distance par rapport à la Terre, même avec les télescopes les plus avancés. Au lieu de cela, les télescopes enregistrent les variations de luminosité des étoiles lointaines, créant ainsi une série temporelle connue sous le nom de courbe de lumière. Les chercheurs parcourent ces courbes de lumière à la recherche de signes de lunes. Lorsqu'une exoplanète passe devant son étoile hôte du point de vue de la Terre, elle provoque une légère diminution de la luminosité de l'étoile, un phénomène connu sous le nom de transit. Une exomoon accompagnant la planète induirait également une atténuation similaire, quoique plus faible.

De plus, l’interaction entre la Lune et la planète, tournant autour de leur centre de gravité commun, génère un schéma complexe de gradation. Des facteurs supplémentaires tels que les éclipses planète-Lune, les variations de luminosité de l'étoile et d'autres sources de bruit lors des mesures au télescope doivent être pris en compte.

Pour détecter les exolunes, les chercheurs new-yorkais et leurs homologues allemands ont généré des millions de courbes de lumière simulées, englobant différentes tailles de planètes et de lunes, distances orbitales et orientations. Un algorithme a ensuite comparé ces courbes de lumière simulées avec les données observées pour identifier la meilleure correspondance. Les chercheurs de Göttingen et de Sonneberg ont utilisé leur algorithme open source Pandora, qui s'est avéré nettement plus rapide que les algorithmes précédents pour résoudre cette tâche complexe.

Aucune trace de lunes

Concernant Kepler-1708b, les chercheurs allemands ont conclu que les scénarios sans lune peuvent expliquer les données d'observation aussi efficacement que ceux incluant une lune. Michael Hippke de l'Observatoire de Sonneberg et co-auteur de l'étude affirme : « La probabilité qu'une lune tourne autour de Kepler-1708b est clairement inférieure à celle rapportée précédemment. Les données ne suggèrent pas l’existence d’une exomoon autour de Kepler-1708b. »

La situation de Kepler-1625b n'est pas différente. Des observations antérieures avec les télescopes Kepler et Hubble ont capturé les transits de la planète devant son étoile. Les chercheurs allemands soutiennent que la variation instantanée de la luminosité de l’étoile sur son disque, connue sous le nom d’assombrissement des membres stellaires, influence de manière significative le signal d’exomoon proposé.

La nature complexe de l'assombrissement des membres, variant selon qu'il soit observé avec Kepler ou avec le télescope Hubble en raison de leur sensibilité aux différentes longueurs d'onde de la lumière, a conduit les chercheurs à conclure que leur modélisation de cet effet fournit une explication plus convaincante des données que la présence d'une exomoon massive.

Leurs analyses approfondies révèlent en outre que les algorithmes de recherche d’exomoon produisent souvent des résultats faussement positifs. Dans des cas comme la courbe de lumière de Kepler-1625b, le taux de faux positifs est estimé à environ 11 %. Le Dr Heller commente : « La précédente affirmation d’exomoon par nos collègues de New York était le résultat d’une recherche de lunes autour de dizaines d’exoplanètes. Selon nos estimations, un résultat faussement positif n’est pas du tout surprenant, mais presque prévisible. »

Satellites inhabituels

À l’aide de leur algorithme, les chercheurs ont également projeté les types d’ex-lunes qui pourraient être définitivement détectables dans les courbes de lumière de missions spatiales comme PLATO. Leur analyse indique que seules des lunes exceptionnellement grandes en orbite large autour de leurs planètes seraient discernables avec la technologie actuelle. Ces lunes, comparées aux lunes familières de notre système solaire, seraient atypiques, mesurant au moins deux fois la taille de Ganymède, la plus grande lune du système solaire et presque aussi grande que la Terre.

Le Dr Heller prédit : « Les premières exolunes découvertes lors d’observations futures, telles que celles de la mission PLATO, seront sans aucun doute extraordinaires et donc très intrigantes à explorer. »

Référence : « Larges exmoons improbables autour de Kepler-1625 b et Kepler-1708 b » par René Heller et Michael Hippke, 7 décembre 2023, Nature Astronomy.
DOI : 10.1038/s41550-023-02148-w

Foire aux questions (FAQ) sur Exomoon Discovery

Quel est le sujet principal de ce texte ?

Le sujet principal de ce texte est l'exploration des exolunes, avec un focus sur les doutes soulevés quant aux découvertes d'exolunes autour de Kepler-1625b et Kepler-1708b.

Quelle est l’importance de la découverte des exolunes ?

La découverte des exolunes est importante car elle donne un aperçu de la diversité des corps célestes dans les systèmes stellaires lointains et approfondit notre compréhension des systèmes planétaires au-delà du nôtre.

Comment ont été réalisées les observations de Kepler-1625b et Kepler-1708b ?

Les observations de ces exoplanètes ont été réalisées à l'aide des télescopes spatiaux Kepler et Hubble, qui ont détecté de subtiles variations dans la luminosité de leurs étoiles hôtes, connues sous le nom de courbes de lumière, afin d'identifier d'éventuelles exomoons.

Qu'est-ce que l'algorithme Pandora mentionné dans le texte ?

L'algorithme Pandora est un algorithme informatique sur mesure développé par des chercheurs pour rationaliser et accélérer la recherche d'exomoons en analysant les courbes de lumière et en les comparant aux données simulées.

Quels sont les défis de la détection des exolunes ?

La détection des exolunes est difficile car elles sont distantes et beaucoup plus petites que leurs planètes hôtes, ce qui les rend difficiles à observer directement. Les chercheurs doivent s’appuyer sur une analyse complexe des courbes de lumière et prendre en compte divers facteurs tels que l’assombrissement des membres et d’autres sources de bruit.

Pourquoi la présence d'exolunes autour de Kepler-1625b et Kepler-1708b est-elle remise en question ?

La présence d'exomoons autour de ces planètes est remise en question en raison de l'incertitude des données d'observation et de la possibilité de résultats faussement positifs générés par les algorithmes de recherche d'exomounes.

Quels types d’exomoons sont susceptibles d’être détectables avec la technologie actuelle ?

L’analyse suggère que seules des exolunes exceptionnellement grandes sur de larges orbites autour de leurs planètes seraient détectables avec la technologie actuelle, et que ces lunes seraient nettement plus grandes que celles de notre propre système solaire.

Quelles sont les perspectives pour les futures découvertes d’exomoon ?

Les observations futures, comme celles de la mission PLATO, devraient révéler des ex-lunes extraordinaires et uniques, élargissant ainsi notre connaissance des corps célestes dans les systèmes stellaires lointains.

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5 commentaires

CurieuxGeorge décembre 25, 2023 - 8:29 am

Les exmoons sont rares, qui savait ?

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Explorateur spatial22 décembre 25, 2023 - 11:31 am

Les exomoons semblent fascinants, besoin de plus d'informations sur l'algorithme de Pandora

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StarGazer_99 décembre 25, 2023 - 12:34 pm

kepler-1625b est toute une bouchée, mais cool !

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Lecteur123 décembre 25, 2023 - 1:26 pm

wow, tellement de grands mots, c'est quelque chose de sérieux

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Chasseur de fautes de frappe décembre 25, 2023 - 5:52 pm

beaucoup de fautes de frappe, à relire !

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