La théorie de la relativité au service des découvertes astronomiques à Tel-Aviv

 

Des astronomes de l’Université de Tel-Aviv ont découvert une planète située à l’extérieur de notre système solaire, à 2000 années lumière, en utilisant la théorie de la relativité d’Einstein.
L’équipe composée d’astronomes de l’université de Tel-Aviv et du Centre d’Astrophysique commun à l’université d’Harvard et à l’Institut Smithsonian de Washington vient d’annoncer la découverte de cette nouvelle planète surnommée “La planète Einstein”, dont l’appellation officielle est “Kepler-76b”.

 Ces deux dernières années, le Prof. Tsevi Mazeh, de l’Ecole de Physique et d’Astronomie de l’Université de Tel-Aviv, et son doctorant Simchon Faigler ont recherché des planètes au moyen d’une nouvelle méthode de détection: ils examinent les variations de la brillance de dizaines de milliers d’étoiles, provoquées par des planètes invisibles orbitant autour d’elles.
Leur technique repose sur l’identification de trois effets qui se produisent simultanément lorsqu’une planète se met en orbite autour d’un soleil:
Le premier, découlant de la théorie de la relativité d’Einstein, fait que la brillance d’une étoile augmente ou diminue en fonction des mouvements de la planète en orbite autour d’elle. La détection de planètes grâce à cet effet avait été prédite en 2003 par Avi Loeb, chef du département d’astronomie de l’Université de Harvard et professeur à l’Université de Tel-Aviv, et par Scott Gaudi, professeur à l’Université de l’Ohio.
Le second effet provient de la forme ovale sous laquelle l’étoile nous apparaît en raison de la force de marée provoquée par la planète en orbite. L’étoile, qui est en fait un soleil lointain, nous parait plus brillante lorsque nous l’observons sur le côté, car la surface visible est alors plus grande, et sa lumière s’estompe quand nous contemplons le côté “pointu”, de l’ovale.
Le troisième effet, mineur, est dû à la réverbération de la lumière de l’étoile par la planète qui tourne autour.
Dans la mesure où ces variations du flux lumineux sont minimes, ces trois effets ne peuvent être observés que par des télescopes situés dans l’espace. L’équipe de l’Université de Tel-Aviv, qui a bénéficié d’une subvention du Conseil européen pour la Recherche (ERC), a pu analyser des données provenant de plus de cent mille étoiles grâce au télescope Kepler de la Nasa lancé en 2009 pour découvrir des planètes et des corps célestes qui orbitent autour d’autres étoiles de notre galaxie. Après chaque découverte potentielle les données ont été vérifiées par des télescopes au sol, grâce à une coopération internationale.
Le 3 mai 2012, Faigler et Mazeh ont distingué les trois effets conjugués sur l’une des étoiles observées à l’aide du télescope Kepler. Ces observations ont été vérifiées par l’équipe du Dr Dave Latham à l’observatoire astronomique de l’Arizona, et par un autre doctorant de l’Université de Tel-Aviv, Lev Tal-Or, à l’Observatoire de Haute-Provence. Les observations des deux télescopes ont confirmé avec certitude l’existence de la planète. La découverte sera publiée sou peu dans la revue The Astrophysical Journal.

Kepler-76b

La planète Kepler-76b “Einstein”, située dans la constellation du Cygne à une distance d’environ deux mille années lumière, possède une masse double de celle de Jupiter. Elle est très proche de son étoile-mère, qu’elle contourne en un cycle d’un jour et demi. En raison de cette proximité, la planète est apparemment bloquée par la force de marée, et son côté qui fait face au soleil est toujours le même, exposé à une chaleur d’environ deux mille degrés Celsius. Un examen minutieux du flux lumineux de l’étoile a permis de découvrir que la chaleur absorbée par l’atmosphère de cette planète est transportée par un flux d’air rapide (courant-jet) sur une longueur de 15 000 kilomètres.
Un tel phénomène n’avait été jusqu’à présent observé que dans le domaine infra-rouge par le télescope Spitzer de la NASA. C’est la première fois qu’un tel flux d’air est observé dans le spectre de la lumière visible sur une planète située à l’extérieur de notre système solaire. Selon le Prof. Mazeh, l’étude de tels flux d’air est extrêmement importante pour comprendre comme l’atmosphère d’une planète réagit à une irradiation de chaleur intense.
“Toutes les planètes découvertes jusqu’à présent grâce à Kepler ont été détectées lorsqu’elles éclipsaient l’étoile autour de laquelle elles tournent pendant leur parcours” explique le Prof. Mazeh, qui est également membre de la mission Kepler de la NASA. L’intérêt de cette méthode est qu’elle permet de découvrir aussi des planètes dont le parcours n’éclipse pas leur soleil. Il se trouve que Kepler-76b obscurcit une partie minime de son étoile-mère; c’est pourquoi au début nous pensions qu’il s’agissait d’une étoile double. Ce n’est que grâce à la détection des trois effets affectant sa brillance que nous avons pu l’identifier comme une planète.
C’est la première fois que cet aspect de la théorie de la relativité est utilisé pour découvrir une planète. Cela fait plus de deux ans que cherchons à repérer cet effet insaisissable, et nous avons fini par trouver une planète grâce à lui ! Il est incroyable que Loeb et Gaudi l’avait prévu depuis plus de dix ans. Au début je ne pensais pas que l’effet soit repérable, mais peu à peu je me suis laissé prendre par cette idée. Nous avons eu la chance d’obtenir le soutien de l’ERC et la collaboration de Dave Latham pour la réalisation de ce projet. Et nous avons fini par découvrir Kepler-76b! C’est un rêve qui est devenu réalité".
“Cette découverte prouve la valeur de la méthode”, ajoute Faigler. Nous espérons trouver d’autres planètes du même type en utilisant la même technique. Tout ceci est possible grâce à la qualité des données recueillies par le satellite Kepler sur plus de 150 000 étoiles de la Voie Lactée
Source SiliconWadi