400 Terre errante

Le prochain télescope romain Nancy Grace de la NASA traquera les « orphelins cosmiques », des planètes sans étoiles qui pourraient même être plus nombreuses que leurs homologues en orbite dans notre galaxie.

De nouvelles prédictions suggèrent qu'un prochain télescope spatial de la NASA pourrait repérer plus de 400 mondes de la masse terrestre cachés dans la Voie Lactée qui sont « devenus voyous » et qui errent donc seuls dans notre galaxie.

On pense que ces mondes orphelins commencent leur vie dans un système planétaire, semblable au système solaire, mais sont frappés à un moment donné par un mécanisme jusqu'ici inconnu. Malgré l’image familière de planètes en orbite autour d’une étoile, de nouvelles recherches suggèrent que ces mondes orphelins sans étoiles pourraient être 20 fois plus nombreux que les étoiles de la Voie lactée. Cela implique que les mondes non liés dans notre galaxie sont environ six fois plus courants que les planètes en orbite autour des étoiles mères.

"Nous estimons que notre galaxie abrite 20 fois plus de planètes rebelles que d'étoiles – des milliards de mondes errant seuls", a déclaré l'auteur de la recherche et scientifique principal de la NASA, David Bennett, dans un communiqué. "Il s'agit de la première mesure du nombre de planètes voyou dans la galaxie qui sont sensibles aux planètes moins massives que la Terre."

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En règle générale, les planètes situées en dehors de notre système solaire, appelées exoplanètes, sont détectées par les effets qu'elles ont sur leurs étoiles hôtes. Par exemple, une exoplanète peut amener les spectateurs basés sur Terre à constater une baisse de la lumière de son étoile alors que la trajectoire de la planète la mène entre l'étoile et notre planète. Ou bien, une exoplanète peut affecter cette lumière par le biais d’une oscillation qu’elle crée sur l’orbite de son étoile hôte tout en tirant gravitationnellement sur le corps brillant. Mais le fait que les planètes voyou soient si éloignées des étoiles hôtes les rend difficiles à repérer.

L'un des principaux objectifs du télescope romain Nancy Grace de la NASA, lorsque l'instrument spatial sera mis en ligne, est de repérer ces voleurs. Des estimations précédentes suggéraient que Roman, qui serait lancé en mai 2027, serait capable de repérer une cinquantaine de planètes voyou de la taille de la Terre – mais les nouvelles découvertes ont augmenté ce nombre. Au lieu de cela, ils impliquent un chiffre plus proche de 400. En fait, les mêmes astronomes à l’origine de ces découvertes ont déjà identifié une planète voyou de la taille de la Terre que Roman pourrait étudier.

Bennett et ses collègues sont parvenus à leurs conclusions avec les données collectées au cours d'une enquête astronomique de neuf ans appelée Microlensing Observations in Astrophysics (MOA). Menée à l'observatoire de l'université Mount John en Nouvelle-Zélande, l'étude MOA a recherché des objets à l'aide d'un phénomène prédit pour la première fois par la théorie de la relativité générale d'Einstein appelé lentille gravitationnelle – quelque chose que Roman utilisera également pour chasser les voleurs.

Deux articles décrivant les dernières découvertes de l'équipe seront publiés dans un prochain numéro de The Astronomical Journal.

La théorie de la relativité générale d'Einstein de 1915 prédit que les objets dotés de masses « déforment » le tissu même de l'espace. Bien que cette déformation fonctionne en trois dimensions (quatre si l’on prend en compte le temps), elle peut être considérée comme analogue à l’effet 2D consistant à placer des balles de masses différentes sur une feuille de caoutchouc étirée. Plus la masse de la balle est grande, plus la bosse dans la feuille est profonde. De même, plus l’objet cosmique est massif, plus la déformation dans l’espace est forte.

De plus, lorsqu'un objet très massif déforme l'espace, cela peut également affecter la lumière émise par d'autres objets assis à l'arrière-plan, provoquant une courbure de cette luminescence lorsqu'elle passe devant l'empreinte cosmique de l'objet d'origine. Cela peut finalement créer un effet grossissant sur l’objet d’arrière-plan, conduisant ainsi au phénomène de lentille gravitationnelle.

La microlentille est une variante de ce concept qui se produit lorsqu'un objet plus petit, comme une planète ou une étoile, se glisse entre la Terre et une source de lumière de fond, comme une étoile ou une galaxie, et s'aligne presque parfaitement avec les deux. Cela amène les machines basées sur Terre à détecter un pic de luminosité de l'objet d'arrière-plan, mais qui n'est pas aussi extrême que les effets de la lentille gravitationnelle. Néanmoins, les microlentilles sont utiles pour repérer des planètes voyou et d'autres petits objets qui n'émettent pas de lumière et sont donc presque totalement sombres.