Kepler-51 est une étoile semblable au Soleil âgée de moins d’un milliard d’années, qui abrite trois planètes en transit avec des rayons oscillant entre 6 et 9 fois celui de la Terre (R⊕), et des périodes orbitales d’environ 45 à 130 jours. Les variations de temps de transit (TTV) observées par les missions Kepler et Hubble Space Telescope (HST) ont permis de modéliser ces phénomènes en prenant en compte les interactions gravitationnelles entre les trois planètes transitoires, ce qui a conduit à des masses faibles et des densités moyennes réduites (inférieures à 0,1 g/cm³) pour chacune d’elles.
Discrepances Observées avec le Télescope James Webb
Récemment, lors de mesures effectuées par le télescope James Webb (JWST) concernant la planète la plus externe, Kepler-51d, il a été constaté que le temps de transit divergeait significativement de la prédiction issue du modèle TTV à trois planètes. Cette découverte a été corroborée par des observations menées depuis le sol et par des suivis avec le HST.
Intégration d’une Quatrième Planète : Kepler-51e
L’écart observé par rapport au modèle à trois planètes peut s’expliquer par l’ajout d’une quatrième planète extérieure, nommée Kepler-51e, dans le modèle TTV. Une vaste gamme de masses (jusqu’à la masse de Jupiter, MJup) et de périodes orbitales (jusqu’à 10 ans) est envisageable pour Kepler-51e. Cependant, toutes les solutions coplanaires identifiées au cours de notre recherche exhaustive suggèrent des masses inférieures à 10 fois celle de la Terre (M⊕) pour les planètes internes en transit, maintenant ainsi des densités faibles, bien que plus incertaines que les estimations précédentes.
La Résonance Orbital avec Kepler-51d
Parmi les diverses solutions potentielles, celle où Kepler-51e se trouve en résonance de mouvement moyen 2:1 avec Kepler-51d implique des excentricités orbitales réduites (inférieures à 0,05) et des masses comparables (environ 5 M⊕) pour les quatre planètes. Ce schéma est similaire à ce que l’on observe dans d’autres systèmes compacts multi-planétaires. Cette étude met en évidence l’importance du suivi à long terme des systèmes TTV afin d’explorer la présence de planètes de période plus longue au sein d’un même système.
Auteurs et Collaborateurs
Cette recherche a été réalisée par une équipe pluridisciplinaire, incluant Kento Masuda, Jessica E. Libby-Roberts, John H. Livingston, et plusieurs autres chercheurs, qui ont contribué à élargir notre compréhension des systèmes planétaires comme Kepler-51.
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