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Découverte d’une “planète vagabonde” de taille terrestre

Illustration d'artiste d'une planète "vagabonde". Crédits : Nasa

Une équipe d’astronomes annonce avoir détecté une planète vagabonde de taille terrestre, voire de taille martienne. C’est la première fois qu’un tel monde solitaire est découvert.

Nous avons à ce jour découvert plus de 4 000 exoplanètes. Il y a de tout : des grandes, des moins grandes, des rocheuses, des gazeuses, des mondes très chauds et à l’inverse, des objets très froids. Ceci dit, toutes ces planètes (ou presque) ont au moins une chose en commun : elles tournent autour d’une étoile.

Cependant, il existe dans l’Univers d’autres mondes, plus solitaires, qui ne sont liés à aucune étoile. On les appelle les “planètes vagabondes”.

Il y a quelques années, des astronomes polonais, de l’Université de Varsovie, ont en effet fourni les premières preuves de l’existence de tels objets dans notre galaxie. En règle générale, ces objets sont assez massifs. La même équipe annonce aujourd’hui la détection d’un nouveau monde vagabond, cette fois de taille terrestre. Il s’agit d’une première dont les détails sont publiés dans The Astrophysical Journal Letters.

L’effet de microlentille gravitationnelle

Pour dénicher une exoplanète, les astronomes s’appuient généralement sur deux méthodes. La première, celle de la vitesse radiale, permet de détecter l’effet gravitationnel de la planète sur son étoile. La seconde, celle du transit, permet de repérer d’infimes baisses de luminosité d’une étoile, trahissant le passage d’une planète dans notre champ visuel. Ces deux méthodes, vous l’aurez compris, impliquent en revanche la présence d’une étoile.

Les planètes vagabondes étant par définition solitaires, ces méthodes ne sont donc ici d’aucun secours. Néanmoins, elles peuvent être repérées grâce à un autre phénomène astronomique appelé microlentille gravitationnelle.

La théorie générale de la relativité d’Einstein implique que la courbure de l’espace-temps est altérée par la force gravitationnelle générée par les objets massifs.

Une lentille gravitationnelle se produit par la présence d’un corps céleste très massif (comme une galaxie) situé entre un observateur (la Terre) et une source lumineuse lointaine. Imprimant un fort champ gravitationnel autour de lui, ce corps céleste très massif fait alors dévier les rayons lumineux de l’objet situé en arrière-plan, déformant et grossissant ainsi les images que recevra l’observateur placé sur la ligne de visée. C’est notamment grâce à cette méthode que nous pouvons avoir accès à des objets très éloignés et donc très anciens.

Concrètement, la microlentille s’appuie sur le même principe, mais à plus petite échelle. Elle implique cette fois un alignement de deux étoiles. Dans le cas de figure qui nous intéresse, lorsqu’une planète s’aligne étroitement avec une étoile plus éloignée de notre point de vue, la lumière de cette dernière sera légèrement amplifiée lorsqu’elle se déplace au niveau de ladite planète. Grâce à cet effet de “microlentille”, nous pouvons alors déterminer la présence d’une planète, mais aussi estimer sa taille.

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La faible gravité d’une planète vagabonde peut dévier et focaliser la lumière d’une étoile lointaine lorsqu’elle passe près devant elle.  Crédits : Jan Skowron / Observatoire astronomique, Université de Varsovie

Premier objet vagabond de taille terrestre

Aussi, pour tenter d’isoler ces mondes solitaires, les chercheurs doivent sonder la lumière de millions d’étoiles, à la recherche de ces petits effets gravitationnels. Dirigée par l’équipe de l’Université de Varsovie, l’enquête OGLE mène l’une de ces expériences. Dans le cadre de ces travaux, les chercheurs pointent régulièrement l’un des télescopes de l’observatoire de Las Campanas, au Chili, vers les régions centrales de la galaxie.

Récemment, ces chercheurs ont donc repéré un nouvel effet de microlentille, le plus faible jamais enregistré. Cela témoigne donc de la petitesse de l’objet. D’après leurs calculs, cet objet vagabond serait en effet moins massif que la Terre qui, dans le monde des planètes, reste un petit calibre.

Les quelques planètes vagabondes détectées jusqu’à présent l’ont été grâce à des télescopes au sol. Toutefois, le télescope Nancy-Grace-Roman pourrait bientôt changer la donne. Lancé à l’horizon 2025, ce futur instrument sera en mesure de détecter les effets de microlentille avec une sensibilité inégalée.

Ces travaux futurs pourraient alors nous permettre de comprendre pourquoi et comment ces mondes se sont retrouvés seuls au cours de leur histoire. Les astronomes soupçonnent que ces planètes se sont en réalité formées dans des disques protoplanétaires autour d’étoiles (en tant que planètes “ordinaires” donc) avant d’être éjectées de leurs systèmes parents, faisant les frais d’interactions gravitationnelles avec d’autres objets.