Le citoyen scientifique Thomas Jacobs a été le premier à repérer des signes révélateurs qu'une comète était en orbite autour d'une étoile lointaine surveillée par l'observatoire spatial Kepler. Le professeur Saul Rappaport (Massachusetts Institute of Technology; MIT) et son équipe ont ensuite collaboré avec Jacobs pour rapporter la découverte dans une nouvelle recherche publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

La découverte marque la première fois que la présence d'un objet aussi petit qu'une comète a été déduite en observant les baisses d'intensité de la lumière d'une étoile. De tels creux signalent généralement des croisements de planètes ou d'autres objets devant l'étoile, qui bloquent momentanément une petite fraction de sa lumière. Dans ce cas, les choses étaient différentes, les chercheurs ont pu repérer la queue de la comète, une traînée de gaz et de poussière, qui a bloqué environ un dixième de 1% de la lumière de l'étoile alors que la comète passait.

"C'est incroyable que quelque chose de plusieurs ordres de grandeur plus petit que la Terre puisse être détecté simplement par le fait qu'il émet beaucoup de débris, " dit Saul Rappaport, professeur émérite de physique à l'Institut Kavli d'astrophysique et de recherche spatiale du MIT. "C'est assez impressionnant de pouvoir voir quelque chose d'aussi petit, si loin."

Les données proviennent du télescope spatial Kepler de la NASA, un observatoire stellaire lancé dans l'espace en 2009. Pendant quatre ans, le vaisseau spatial en a surveillé environ 200, 000 étoiles pour les creux dans la lumière des étoiles causés par les exoplanètes en transit. À ce jour, la mission en a identifié et confirmé plus de 2, 400 exoplanètes, étoiles principalement en orbite dans la constellation du Cygne, à l'aide d'algorithmes automatisés qui passent rapidement au crible les données de Kepler, à la recherche des creux caractéristiques. Les plus petites exoplanètes détectées jusqu'à présent mesurent environ un tiers de la taille de la Terre. Comètes, en comparaison, ne s'étendent que sur plusieurs terrains de football, ou une petite ville à leur plus grande, ce qui les rend incroyablement difficiles à repérer.

Tout cela a changé le 18 mars de cette année, quand Thomas Jacobs, un astronome amateur qui s'est fait un passe-temps pour passer au peigne fin les données de Kepler, a pu distinguer plusieurs motifs lumineux curieux au milieu du bruit. Jacobs fait partie du projet scientifique citoyen 'Planet Hunters' établi par l'Université de Yale, qui enrôle des astronomes amateurs dans la recherche d'exoplanètes.

L'idée était que l'œil humain pourrait être capable de repérer des choses qu'un ordinateur manquerait, Le professeur Rappaport explique - "Je pourrais nommer 10 types de choses que ces personnes ont trouvées dans les données de Kepler que les algorithmes n'ont pas pu trouver, en raison de la capacité de reconnaissance des formes de l'œil humain".

Dans la recherche de Jacobs, il a repéré trois creux inhabituels dans la lumière provenant du KIC 3542116, une étoile faible située à 800 années-lumière de la Terre - il a signalé les événements et alerté le professeur Rappaport, avec qui il avait collaboré dans le passé pour interpréter ses découvertes. Trois autres transits ont ensuite été trouvés par Rappaport et l'équipe.

"Nous nous sommes assis là-dessus pendant un mois, parce que nous ne savions pas ce que c'était" se souvient Rappaport " - les transits planétaires ne ressemblent pas à ça ! 'Hey, ceux-ci ressemblent à quelque chose que nous avons vu auparavant...'". Dans un transit planétaire typique, la courbe de lumière résultante ressemble à un 'U', avec un plongeon prononcé, puis une hausse tout aussi forte, à la suite d'une planète bloquant d'abord un peu, alors beaucoup, puis un peu de lumière lorsqu'elle se déplace à travers l'étoile. Cependant, les courbes de lumière identifiées par Jacobs semblaient asymétriques, avec un plongeon prononcé, suivi d'une augmentation plus progressive.

Rappaport s'est rendu compte que l'asymétrie dans les courbes de lumière ressemblait à des planètes en désintégration, avec de longues traînées de débris qui continueraient à bloquer un peu de lumière à mesure que la planète s'éloignerait de l'étoile. Cependant, de telles planètes en désintégration orbitent autour de leur étoile, transiter à plusieurs reprises. En revanche, Jacobs n'avait observé aucun schéma périodique de ce type dans les transits qu'il avait identifiés. "Nous pensions, le seul type de corps qui pourrait faire la même chose et ne pas répéter est celui qui finit probablement par être détruit, " dit Rappaport. En d'autres termes, au lieu d'orbiter à plusieurs reprises autour de l'étoile, les objets doivent avoir transité, puis finalement volé trop près de l'étoile, et vaporisé. "La seule chose qui fait l'affaire, et a une masse suffisamment petite pour être détruite, est une comète."

Rappaport a demandé à l'analyste principal des données de Kepler, Jon Jenkins (Centre de recherche Ames de la NASA), pour peser. Jenkins a jeté un regard critique sur les données et a exclu la possibilité d'artefacts instrumentaux ou de contamination par d'autres étoiles. "C'est un objet fascinant, et nous devions être absolument certains d'avoir compris le signal avant d'aller de l'avant avec l'interprétation scientifique, " dit Jenkins. Dans ce cas, il est clair que le signal le fait, En effet, proviennent du système KIC 3542116. "Je suis impressionné par la diversité et l'étendue des découvertes faites avec les données de la mission Kepler."

Co-auteur Andrew Vanderburg du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, estime que le fait que ces six "exocomètes" semblent avoir transité très près de leur étoile au cours des quatre dernières années soulève des questions intrigantes - dont les réponses pourraient révéler certaines vérités sur notre propre système solaire :"Pourquoi y a-t-il tant de comètes dans les parties internes de ces systèmes solaires ?" Vanderburg dit, « Est-ce une ère de bombardement extrême dans ces systèmes ? Le « dernier bombardement lourd » était une étape importante dans la formation de notre propre système solaire lorsque les scientifiques pensent qu'un grand nombre d'astéroïdes « ont bombardé » les planètes rocheuses, et peut avoir en fait été responsable du premier apport d'eau sur Terre. Les chercheurs disent qu'à l'avenir, la mission TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) dirigée par le MIT poursuivra le type de recherche effectué par Kepler. ce qui pourrait conduire à des révélations sur les débuts de la vie sur Terre.