La distorsion de l’espace-temps révèle une nouvelle planète cachée dans les données archivées de TESS
Image à la une : [Illustration de l’effet de microlentille gravitationnelle montrant une étoile de premier plan déformant l’espace-temps et grossissant une étoile d’arrière-plan ; crédit : NASA/JPL-Caltech]
Le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA a découvert un monde semblable à Jupiter orbitant une étoile située à 40 000 années-lumière, en utilisant une technique directement issue de la théorie de la relativité générale d’Einstein : la microlentille gravitationnelle. La découverte, publiée dans The Astrophysical Journal Letters, marque la première détection définitive d’une planète liée par microlentille dans les données d’archives de TESS.
La planète, désignée Gaia23bra b, a une masse d’environ 1,63 masse jovienne et orbite autour d’une étoile naine K à une séparation projetée d’environ 4,8 unités astronomiques (UA), similaire à la distance de Jupiter au Soleil. Son étoile hôte, une petite naine orange d’environ 80 pour cent de la masse du Soleil, se trouve bien au-delà du rayon typique de recherche par transit de TESS, d’environ 150 années-lumière, démontrant la portée du satellite à travers la galaxie.
La découverte repose sur une coïncidence cosmique : un alignement à trois corps entre la Terre, le système étoile-planète de premier plan et une étoile d’arrière-plan sans lien. Alors que l’étoile de premier plan dérivait dans le ciel, sa gravité a courbé et grossi la lumière de l’étoile d’arrière-plan comme une lentille. La planète a agi comme une mini-lentille secondaire, produisant une déviation brève et marquée appelée caractéristique de traversée de caustique, révélant ainsi sa présence.
Comment la découverte s’est déroulée
L’histoire commence en 2023 lorsque la mission Gaia de l’ESA a signalé un brillement stellaire inhabituel sous le nom d’alerte « Gaia23bra ». La surveillance à ciel ouvert de Gaia l’a reconnu comme un événement de microlentille potentiel, mais ses observations étaient trop espacées pour résoudre des signaux à l’échelle planétaire.
TESS surveillait par hasard la même région du ciel à une cadence élevée d’environ une image toutes les 200 secondes pendant deux secteurs consécutifs, totalisant environ 60 jours. Lorsque les chercheurs dirigés par Mallory Harris, doctorante à l’Université du Nouveau-Mexique, ont réanalysé les images plein champ archivées de TESS, ils ont découvert des caractéristiques de traversée de caustique dans la courbe de lumière que Gaia avait manquées.
« Sa courbe de lumière à haute cadence a révélé des détails qu’aucune autre enquête n’aurait pu repérer », a noté l’équipe. La modélisation conjointe à l’aide des logiciels pyLIMA et pyLIMASS sur les ensembles de données de Gaia et TESS a confirmé la signature de lentille binaire d’une planète.
Pourquoi c’est important
Moins de 5 pour cent des quelque 6 000 exoplanètes connues ont été découvertes par microlentille. La méthode est particulièrement sensible aux planètes à des distances orbitales plus grandes, près de la ligne des neiges où les géantes gazeuses comme Jupiter se forment, qui sont difficiles à détecter avec les relevés par transit ou par vitesse radiale. Cependant, les événements de microlentille sont des occurrences uniques : l’alignement ne se reproduit jamais, rendant chaque détection précieuse.
La découverte prouve que TESS, conçu exclusivement pour la méthode de transit, peut également servir d’observatoire de microlentille. Cela ouvre la possibilité que de nombreuses autres planètes se cachent déjà dans huit années de données d’archives de TESS qui n’ont jamais été analysées pour ce signal.
Le résultat sert également de précurseur pour le télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA, dont le lancement est prévu pour fin 2026. Roman mènera un relevé dédié de microlentille du bulbe galactique, qui devrait produire environ 1 000 planètes par microlentille.
L’article, « Gaia23bra b : A Microlensing Planet Discovered in Archived TESS Data », est publié dans The Astrophysical Journal Letters (DOI : 10.3847/2041-8213/ae7a50) et comprend des co-auteurs de l’Université du Nouveau-Mexique, de la Texas Tech University, de l’Ohio State University et d’autres institutions.
Traduit par Lydie