Visualisation d'artiste du système K2-138, le premier système multiplanétaire découvert par des scientifiques citoyens. L'étoile centrale est légèrement plus petite et plus froide que notre soleil. Les cinq planètes connues sont toutes entre la taille de la Terre et Neptune; la planète b peut potentiellement être rocheuse, mais les planètes c, ré, e, et f contiennent probablement de grandes quantités de glace et de gaz. Les cinq planètes ont des périodes orbitales inférieures à 13 jours et sont toutes incroyablement chaudes, allant de 800 à 1800 degrés Fahrenheit. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Dans sa recherche d'exoplanètes - des planètes en dehors de notre système solaire - le télescope Kepler de la NASA traîne derrière la Terre, mesurer la luminosité des étoiles susceptibles d'héberger des planètes. L'instrument identifie les planètes potentielles autour d'autres étoiles en recherchant les baisses de luminosité des étoiles qui se produisent lorsque les planètes se croisent devant, ou transiter, eux. Typiquement, les programmes informatiques signalent les étoiles avec ces baisses de luminosité, puis les astronomes les examinent et décident s'ils pourraient vraiment ou non héberger une planète candidate.
Au cours des trois années de la mission K2, 287, 309 étoiles ont été observées, et des dizaines de milliers d'autres roulent tous les quelques mois. Alors, comment les astronomes passent-ils au crible toutes ces données ?
Entrez dans le projet scientifique citoyen Exoplanet Explorers, développé par l'astronome de l'UC Santa Cruz Ian Crossfield et la scientifique de Caltech Jessie Christiansen. Exoplanet Explorers est hébergé sur Zooniverse, une plate-forme en ligne pour la recherche de crowdsourcing.
"Les gens n'importe où peuvent se connecter et apprendre à quoi ressemblent les vrais signaux des exoplanètes, puis examiner les données réelles recueillies par le télescope Kepler pour voter sur la classification ou non d'un signal donné comme transit, ou juste du bruit, " dit Christiansen. " Chaque signal de transit potentiel est examiné par un minimum de 10 personnes, et chacun a besoin d'un minimum de 90 % de votes « oui » pour être pris en compte pour une caractérisation plus poussée. »
Début Avril, deux semaines seulement après la mise en place du prototype initial d'Exoplanet Explorers sur Zooniverse, il a été présenté dans un événement de trois jours sur la série télévisée ABC Australia Stargazing Live. Dans les 48 heures suivant le lancement du projet, Exoplanet Explorers a reçu plus de 2 millions de classifications de plus de 10, 000 utilisateurs. Cette recherche comprenait un tout nouvel ensemble de données de la mission K2, la réincarnation de la mission principale de Kepler, terminé il y a trois ans. K2 a un tout nouveau champ de vision et une nouvelle récolte d'étoiles autour desquelles rechercher des planètes. Aucun astronome professionnel n'avait encore parcouru cet ensemble de données, appelé C12.
De retour en Californie, Crossfield et Christiansen ont rejoint l'astronome de la NASA Geert Barentsen, qui était en Australie, en examinant les résultats au fur et à mesure qu'ils arrivent. En utilisant la profondeur de la courbe de transit et la périodicité avec laquelle elle apparaît, ils ont fait des estimations de la taille de la planète potentielle et de sa proximité avec son étoile. Le deuxième soir du spectacle, les chercheurs ont discuté de la démographie des planètes candidates trouvées jusqu'à présent - 44 planètes de la taille de Jupiter, 72 de la taille de Neptune, 44 de la taille de la Terre, et 53 soi-disant Super Earth, qui sont plus grands que la Terre mais plus petits que Neptune.
Concept d'artiste d'une vue de haut en bas du système K2-138 découvert par des scientifiques citoyens, montrant les orbites et les tailles relatives des cinq planètes connues. Périodes orbitales des cinq planètes, montré à l'échelle, proche d'une série de résonances de mouvement moyennes 3:2. Cela indique que les planètes en orbite autour de K2-138, qui s'est probablement formé beaucoup plus loin de l'étoile, migré vers l'intérieur lentement et en douceur. Crédit :NASA/JPL-Caltech
"Nous voulions trouver un nouveau classement qu'il serait excitant d'annoncer lors de la dernière nuit, donc nous étions à l'origine en train de passer au peigne fin les planètes candidates pour trouver une planète dans la zone habitable - la région autour d'une étoile où l'eau liquide pourrait exister, " dit Christiansen. " Mais ceux-ci peuvent prendre un certain temps à valider, pour s'assurer qu'il s'agit bien d'une vraie planète et non d'une fausse alerte. Donc, nous avons décidé de rechercher un système multi-planètes car il est très difficile d'obtenir un faux signal accidentel de plusieurs planètes."
Après cette décision, Barentsen est parti prendre une tasse de thé. Au moment où il est revenu, Christiansen avait trié les données de crowdsourcing pour trouver une étoile avec de multiples transits et découvert une étoile avec quatre planètes en orbite. Trois des quatre planètes ont obtenu 100 % de votes « oui » de plus de 10 personnes, et l'autre a obtenu 92 pour cent des votes « oui ». Il s'agit du premier système multiplanétaire d'exoplanètes entièrement découvert par crowdsourcing.
Après l'annonce de la découverte sur Stargazing Live, Christiansen et ses collègues ont continué à étudier et à caractériser le système, surnommé K2-138. Ils ont validé statistiquement l'ensemble des signaux planétaires comme étant « extrêmement probable, " selon Christiansen, être des signaux de vraies planètes. Ils ont également découvert que les planètes orbitent dans une relation mathématique intéressante appelée résonance, dans lequel chaque planète met presque exactement 50 pour cent de plus pour orbiter autour de l'étoile que la planète suivante plus loin. Les chercheurs ont également trouvé une cinquième planète sur la même chaîne de résonances, et des allusions à une sixième planète aussi. Un article décrivant le système a été accepté pour publication dans The Journal astronomique .
C'est le seul système avec une chaîne de résonances ininterrompues dans cette configuration, et peut fournir des indices aux théoriciens qui cherchent à percer les mystères de la formation et de la migration des planètes.
"L'architecture orbitale semblable à une horloge de ce système planétaire rappelle vivement les satellites galiléens de Jupiter, " dit Konstantin Batygin, professeur adjoint de science planétaire et boursier Van Nuys Page, qui n'a pas participé à l'étude. "Les commensurabilités orbitales entre les planètes sont fondamentalement fragiles, donc la configuration actuelle des planètes K2-138 indique clairement un environnement de formation plutôt doux et laminaire de ces mondes lointains. »
"Certaines théories actuelles suggèrent que les planètes se forment par une dispersion chaotique de roches, de gaz et d'autres matériaux dans les premiers stades de la vie du système planétaire. Cependant, il est peu probable que ces théories aboutissent à un si serré, système ordonné comme K2-138, " dit Christiansen. " Ce qui est excitant, c'est que nous avons trouvé ce système inhabituel avec l'aide du grand public. "
L'article s'intitule "Le système K2-138 :une chaîne quasi-résonnante de cinq planètes sous-neptunes découvertes par des scientifiques citoyens".
