Des scientifiques citoyens repèrent une planète de la taille de Jupiter que les algorithmes de la NASA ont manquée

L’année dernière, une équipe de scientifiques citoyens aux yeux perçants a découvert une exoplanète de la taille de Jupiter cachée à la vue de tous. Il fait légèrement plus chaud que la température ambiante sur Terre, flotte à 379 années-lumière de nous et, tous les 261 jours, complète une orbite autour d’une étoile ayant à peu près la même masse que notre soleil.

Jusqu’à présent, la géante gazeuse étrangère, surnommée TOI-2180 b, était dissimulée dans les données recueillies par le Transiting Exoplanet Survey Satellite, ou TESS, de la NASA. Il était si profondément lié que même les meilleurs algorithmes de l’agence ne l’ont pas compris.

« C’est un domaine où les humains battent encore le code », a déclaré Paul Dalba, astronome de l’Université de Californie à Riverside et auteur principal d’une étude sur la découverte, publiée le 13 janvier dans l’Astronomical Journal, dans un communiqué. Plutôt que de compter sur l’automatisation, les scientifiques citoyens se sont tournés vers un outil plus accessible : leurs propres yeux, combinés à un travail acharné.

Tom Jacobs, membre de l’équipe citoyenne et ancien officier de la marine américaine, a déclaré que lui et ses collègues astronomes amateurs « consacrent de nombreuses heures chaque jour à étudier les données par pure joie et par intérêt pour l’avancement de la science ». Jusqu’à présent, ils ont co-écrit plus de 68 articles scientifiques évalués par des pairs.

« Nous aimons contribuer à la science », a déclaré Jacobs. « Et j’adore ce type d’arpentage, sachant que l’on se trouve dans un nouveau territoire inconnu, jamais vu par aucun humain auparavant. »

Les humains contre le code

En règle générale, les chasseurs d’exoplanètes professionnels programment des ordinateurs pour passer au crible les tas d’informations de TESS et analyser les modèles de luminosité autour des étoiles proches. Lorsqu’une étoile s’assombrit du point de vue de la Terre, le changement de luminosité indique qu’une planète dans le système stellaire bloque les rayons de lumière stellaires dirigés vers nous.

Considérez-le comme une sorte de code morse cosmique, à travers lequel les exoplanètes – et, plus récemment, les exomoons – signalent leur existence aux astronomes humains.

Mais alors que plus de 4 000 exoplanètes doivent leur reconnaissance à une telle analyse, la méthode éprouvée se heurte à un léger obstacle. Rappelez-vous, le code de récurage TESS trace la luminosité motifs, ce qui signifie qu’il faut plusieurs ensembles de données pour signaler une éventuelle détection d’exoplanètes. L’exoplanète nouvellement découverte, cependant, a présenté ce qu’on appelle un « événement à transit unique ». Il n’a croisé qu’une seule fois la lumière des étoiles, offrant ainsi une seule donnée.

Avec l’aide d’un logiciel téléchargeable appelé LcTools, Jacobs et d’autres scientifiques amateurs examinent personnellement les données TESS pour examiner la luminosité des étoiles sous la forme de courbes de lumière ou d’ajustements de luminosité au fil du temps. Ce niveau d’examen a aidé Jacobs à remarquer pour la première fois le signal du TOI-2180 b le 1er février 2020. À juste titre, le groupe s’appelle le Visual Survey Group.

« L’effort manuel qu’ils ont fourni est vraiment important et vraiment impressionnant », a déclaré Dalba. « Parce qu’il est en fait difficile d’écrire du code capable de parcourir un million de courbes de lumière et d’identifier de manière fiable les événements à transit unique. »

Cependant, tout comme les algorithmes experts rencontrent des obstacles, l’œil humain le fait aussi. Les codes TESS recherchent généralement plusieurs occurrences de gradation d’étoiles pour une raison. Plus de signaux augmentent la probabilité d’une véritable détection d’exoplanètes. Les événements à transit unique, par exemple, pourraient facilement être attribués à un bruit aléatoire dans les données.

C’est pourquoi Dalba est intervenu plus tard pour renforcer la percée de Jacobs et de son équipe.

À l’aide du télescope automatisé de recherche de planètes de l’observatoire Lick à Mt. Hamilton, en Californie, Dalba a mesuré le « vacillement » de l’étoile pour déterminer la taille de l’exoplanète et a passé 500 jours et 27 heures à observer son orbite.

Toute l’équipe de recherche a également organisé une « campagne d’observation », invitant les astronomes professionnels et non professionnels à s’installer sur 14 sites sur trois continents, en utilisant des télescopes pour surveiller TOI-2180 b. Au total, sur 11 jours, ils ont capturé plus de 20 000 images distinctes de l’étoile de l’exoplanète avec différents degrés de luminosité.

Dalba a même campé pendant cinq nuits dans le parc national de Joshua Tree en Californie pour examiner l’exoplanète massive. « La découverte et la publication de TOI-2180 b ont été un grand effort de groupe démontrant que des astronomes professionnels et des scientifiques citoyens chevronnés peuvent travailler ensemble avec succès », a déclaré Jacobs. « C’est la synergie à son meilleur. »

Malgré les efforts acharnés, Dalba, Jacobs et le reste des astronomes disent qu’ils manquent toujours de confiance pour confirmer le statut de TOI-2180 b. Pourtant, ils ont discerné que la planète transiterait à nouveau par son étoile hôte en février, offrant une nouvelle fenêtre pour des analyses plus approfondies.

À l’avenir, selon la NASA, le télescope spatial James Webb, qui a été lancé le matin de Noël, pourrait potentiellement étudier le nouveau candidat exoplanète avec des détails sans précédent.