Dans la recherche d’exoplanètes semblables à la nôtre, un point de comparaison important est la densité de la planète. Une faible densité indique généralement une gazeuse, comme Jupiter, et une densité plus forte est généralement associée à des planètes rocheuses comme la Terre, Mars ou encore Vénus. Mais parmi les nombreuses exoplanètes découvertes à ce jour par Kepler, certaines pourraient bien être beaucoup moins denses que prévu, la faute à ces petites étoiles qui jouent à cache-cache dans les systèmes binaires.
Les étoiles fixées dans le ciel par nos télescopes ne sont parfois pas uniques même si depuis la Terre, nous avons l’impression de braquer nos yeux sur une seule et même étoile. Même depuis l’espace, aussi puissants que soient les instruments, un système de deux étoiles en orbite étroite peut apparaître dans les images comme un seul et même point de lumière. Et cela peut avoir des conséquences importantes, notamment pour déterminer la taille des planètes en orbite autour de ces étoiles comme le constatent Lise Furlan de Caltech à Pasadena, en Californie, et Steve Howell du Centre de recherche Ames de la NASA.
« Notre compréhension des exoplanètes à ce jour découvertes peut changer à mesure que nous obtenons plus d’informations sur les étoiles autour desquelles elles orbitent », explique Lise Furla. Si vous découvrez une seconde étoile en orbite autour de la première, les propriétés établies de ou des exoplanètes découvertes se retrouvent alors complètement chamboulées. Certaines de ces exoplanètes sont connues pour orbiter autour d’étoiles isolées. Nous savons par exemple que Kepler-186f, une planète de type terrestre qui évolue dans la zone habitable de son hôte, orbite autour d’une étoile qui n’a pas de compagnon. Un autre exemple est TRAPPIST-1 qui abrite sept planètes de la taille de la Terre et qui n’a pas non plus de compagnon. Cela signifie qu’il n’y a pas de seconde étoile compliquant l’estimation des diamètres des planètes et donc leur densité.
En revanche, beaucoup d’étoiles ont des compagnons. C’est en tout cas ce que révèlent de nouvelles techniques d’imagerie à haute résolution. David Ciardi, qui étudie les exoplanètes pour la NASA, a récemment suivi les étoiles dénichées par Kepler en utilisant différents télescopes terrestres. Ceci, combiné à d’autres recherches, a confirmé que beaucoup de ces étoiles avaient en fait des compagnons binaires. Et dans certains cas, les diamètres des planètes en orbite autour de ces étoiles ont été calculés sans tenir compte de l’étoile associée. Cela signifie que les estimations devraient être revues à la baisse.
Des études antérieures ont en effet révélé qu’environ la moitié de toutes les étoiles situées dans le voisinage de notre soleil avaient un compagnon orbitant à moins de 10 000 unités astronomiques (une unité astronomique est égale à la distance moyenne entre le soleil et la Terre, soit 150 millions de kilomètres). Sur la base de cela, environ 15 % des étoiles dans le champ de Kepler pourraient avoir une étoile compagnon. La probabilité est énorme, et ça change tout.
Quand un télescope repère une planète en « transit » devant son étoile, les astronomes mesurent la diminution apparente de la luminosité de l’étoile. La quantité de lumière bloquée pendant un transit dépend de la taille de la planète : plus la planète est grande, plus elle bloque de lumière. Les astronomes peuvent ainsi déterminer le rayon de la planète. S’il y a deux étoiles dans le système, le télescope mesure la lumière combinée des deux étoiles. Mais une planète en orbite autour de l’une de ces étoiles ne fera que diminuer l’un d’entre eux. Donc, si vous ne savez pas qu’il y a une deuxième étoile, vous allez sous-estimer la taille de la planète.
Pour cette nouvelle étude, Furlan et Howell se sont concentrés sur cinquante planètes situées dans le champ d’observation de Kepler dont les masses et les rayons ont été estimés auparavant. Ces planètes orbitent toutes autour d’étoiles qui ont des compagnons stellaires situés dans un rayon de 1 700 unités astronomiques. Il s’avère que pour 43 des 50 planètes, les rapports précédents de leurs tailles n’ont pas pris en compte la contribution de la lumière de la seconde étoile. Cela signifie qu’une révision de leurs paramètres est nécessaire.
