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Des astronomes repèrent des dizaines de nouvelles planètes vagabondes

Crédits : BlackLab

Une collaboration d’astronomes rapporte la découverte de 70 à 170 nouvelles planètes vagabondes dans les données archivées de plusieurs télescopes. Ces nouvelles observations doublent le nombre de ces objets connus dans la galaxie et suggèrent qu’il pourrait y en avoir plusieurs milliards.

Les planètes vagabondes

Tomber sur une exoplanète n’est pas simple. Contrairement aux étoiles, les planètes ne dégagent en effet aucune lumière. Pour les dénicher, il est donc nécessaire de s’appuyer sur des moyens indirects comme la méthode de la vitesse radiale ou encore celle du transit. Ces deux techniques nous ont permis de recenser plus de 4000 mondes extrasolaires. Cependant, tous impliquent la présence d’au moins une étoile.

Or, il existe d’autres planètes, dites « orphelines », ou « vagabondes ». Flottant à travers l’étendue sombre de l’espace interstellaire, ces mondes n’ont aucune étoile, soit parce qu’ils ont été éjectés de leur système d’origine, soit parce qu’ils n’en ont jamais eu, probablement formés à partir d’un nuage moléculaire.

Les astronomes ont conscience de leur existence depuis les années 1990, mais de nombreuses questions demeurent encore, telles que les conditions dans lesquelles elles se forment, leur taille, leur composition et leur abondance relative dans la galaxie.

Pour détecter ces planètes vagabondes, les astronomes s’appuient généralement sur la technique de la microlentille gravitationnelle. La force gravitationnelle de la planète infléchit ici la lumière d’une étoile située en arrière-plan dans la lignée de la Terre. En d’autres termes, la lumière déviée trahit la présence d’un corps entre l’observateur (télescope) et l’objet en arrière-plan (étoile). Et parfois, c’est une planète.

Le problème des microlentilles est qu’elles ont tendance à être des événements ponctuels. Et pour cause, la méthode nécessite le parfait alignement de trois objets. Or, dans l’univers, tout est en mouvement. Ainsi, l’incapacité d’étudier un objet donné pendant une période prolongée représente un vrai facteur limitant, ce qui nous ramène à cette nouvelle étude.

planètes coquille d'oeuf
Crédits : NASA

Un gros coup de filet

Dans le cadre de ces nouveaux travaux, des astronomes sont partis du postulat que certaines planètes vagabondes, formées il y a seulement quelques millions d’années, sont encore très chaudes. Si tel est le cas, elles peuvent alors être directement détectables par les télescopes.

Pour cette étude, publiée dans Nature, l’équipe s’est penchée sur près de vingt ans de données astronomiques, y compris sur des observations recueillies par l’Observatoire européen austral, le télescope Canada-France-Hawaï, le télescope Subaru et le satellite Gaia de l’ESA. Toutes ces données (environ 80 000 images totalisant 100 T) couvraient une zone du ciel d’environ 170 degrés carrés, ce qui est beaucoup plus vaste que lors des enquêtes précédentes.

Pour l’analyse, les chercheurs se sont concentrés sur une gamme de longueurs d’onde optiques et infrarouges proches. Au terme de ces travaux, pas moins de 3 455 candidats ont été identifiés. Sur cet échantillon, les astronomes estiment que 70 à 170 objets de la taille de Jupiter pourraient être considérés comme de véritables planètes vagabondes. La plupart évoluent à moins de 400 années-lumière de la Terre.

Notez que les astronomes n’ont pas pu déterminer un nombre exact en raison d’incertitudes liées à l’âge présumé de la région et à la masse des objets.

« Nous avons pu déduire des masses individuelles en comparant la luminosité de chaque planète avec des modèles théoriques. La principale difficulté est que les planètes sont relativement brillantes lorsqu’elles sont jeunes et qu’elles s’estompent rapidement avec le temps« , soulignent les auteurs. « Ensuite, si l’âge de la planète n’est pas connu avec précision, ce qui est le cas dans notre échantillon, il est difficile de différencier une ancienne planète massive d’une plus jeune, mais moins massive. »

planètes vagabonds
Vue d’artiste d’une planète vagabonde. Crédits : ESO

Probablement des milliards

Une étude de suivi visant à mesurer l’âge et la masse précis de ces mondes présumés est d’ores et déjà prévue. Des observations spectroscopiques viseront également à déterminer d’autres propriétés physiques telles que la température effective et la composition.

Ces nouveaux travaux peuvent néanmoins nous apprendre une chose. D’après les astronomes, le nombre total d’objets errants observés dans la nouvelle étude dépasse le nombre de planètes vagabondes attendues si ces dernières se formaient uniquement à partir de l’effondrement d’un petit nuage moléculaire. Au moins une partie de ces planètes ont donc visiblement été éjectées de leur système d’origine.

Partant du principe que ces mondes sont probablement produits par les deux processus, ces derniers sont probablement très présents dans la galaxie. Une étude publiée il y a deux ans avait estimé leur nombre à plus de seize milliards.