En 2019, lorsque Wolf Cukier a terminé sa première année au lycée Scarsdale à New York, il a rejoint le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, en tant que stagiaire d'été. Son travail consistait à examiner les variations de luminosité des étoiles capturées par le satellite Transiting Exoplanet Survey (TESS) de la NASA et téléchargées dans le projet de science citoyenne Planet Hunters TESS.

"Je cherchais dans les données tout ce que les volontaires avaient signalé comme binaire à éclipse, un système où deux étoiles tournent l'une autour de l'autre et de notre point de vue s'éclipsent à chaque orbite, " a déclaré Cukier. " Environ trois jours après le début de mon stage, J'ai vu un signal d'un système appelé TOI 1338. Au début, j'ai pensé que c'était une éclipse stellaire, mais le moment était mal choisi. Il s'est avéré que c'était une planète."

TOI 1338b, comme on l'appelle maintenant, est la première planète circumbinaire de TESS, un monde en orbite autour de deux étoiles. La découverte a été présentée dans une table ronde lundi, 6 janvier lors de la 235e réunion de l'American Astronomical Society à Honolulu. Un document, que Cukier a co-écrit avec des scientifiques de Goddard, Université d'État de San Diego, l'Université de Chicago et d'autres institutions, a été soumis à une revue scientifique.

Le système TOI 1338 se trouve à 1, 300 années-lumière dans la constellation Pictor. Les deux étoiles tournent l'une autour de l'autre tous les 15 jours. L'un est environ 10 % plus massif que notre Soleil, tandis que l'autre est plus frais, gradateur et seulement un tiers de la masse du Soleil.

TOI 1338 b est la seule planète connue du système. Elle est environ 6,9 fois plus grande que la Terre, ou entre les tailles de Neptune et Saturne. La planète orbite dans presque exactement le même plan que les étoiles, il subit donc des éclipses stellaires régulières.

TESS dispose de quatre caméras, qui prennent chacune une image plein format d'une partie du ciel toutes les 30 minutes pendant 27 jours. Les scientifiques utilisent les observations pour générer des graphiques sur la façon dont la luminosité des étoiles change au fil du temps. Quand une planète passe devant son étoile de notre point de vue, un événement appelé transit, son passage provoque une baisse nette de la luminosité de l'étoile.

Mais les planètes en orbite autour de deux étoiles sont plus difficiles à détecter que celles en orbite autour d'une seule. Les transits de TOI 1338 b sont irréguliers, entre tous les 93 et ​​95 jours, et varient en profondeur et en durée grâce au mouvement orbital de ses étoiles. TESS ne voit que les transits traversant la plus grande étoile; les transits de la plus petite étoile sont trop faibles pour être détectés.

"Ce sont les types de signaux avec lesquels les algorithmes ont vraiment du mal, " a déclaré l'auteur principal Veselin Kostov, chercheur au SETI Institute et Goddard. « L'œil humain est extrêmement doué pour trouver des modèles dans les données, en particulier des modèles non périodiques comme ceux que nous voyons dans les transits de ces systèmes. "

Cela explique pourquoi Cukier a dû examiner visuellement chaque transit potentiel. Par exemple, il a d'abord pensé que le transit de TOI 1338 b était le résultat du passage de la plus petite étoile du système devant la plus grande, les deux provoquant des baisses de luminosité similaires. Mais le moment était mal choisi pour une éclipse.

Après avoir identifié TOI 1338 b, l'équipe de recherche a utilisé un progiciel appelé eleanor, nommé d'après Eleanor Arroway, le personnage central du roman de Carl Sagan "Contact, " pour confirmer que les transits étaient réels et non le résultat d'artefacts instrumentaux.

« Dans toutes ses images, TESS surveille des millions d'étoiles, " a déclaré la co-auteure Adina Feinstein, un étudiant diplômé de l'Université de Chicago. "C'est pourquoi notre équipe a créé eleanor. C'est un moyen accessible de télécharger, analyser et visualiser les données de transit. Nous l'avons conçu en pensant aux planètes, mais d'autres membres de la communauté l'utilisent pour étudier les étoiles, astéroïdes et même galaxies."

TOI 1338 avait déjà été étudié depuis le sol par des relevés de vitesse radiale, qui mesurent le mouvement le long de notre ligne de mire. L'équipe de Kostov a utilisé ces données d'archives pour analyser le système et confirmer la planète. Son orbite est stable pendant au moins les 10 prochains millions d'années. L'angle de l'orbite par rapport à nous, cependant, suffisamment de changements pour que le transit de la planète cesse après novembre 2023 et reprenne huit ans plus tard.

Les missions Kepler et K2 de la NASA ont précédemment découvert 12 planètes circumbinaires dans 10 systèmes, tous similaires à TOI 1338 b. Les observations de systèmes binaires sont biaisées vers la recherche de planètes plus grandes, dit Kostov. Les transits de corps plus petits n'ont pas un effet aussi important sur la luminosité des étoiles. TESS devrait observer des centaines de milliers de binaires à éclipse au cours de sa mission initiale de deux ans, tant d'autres de ces planètes circumbinaires devraient attendre d'être découvertes.