Toutes les planètes n’orbitent pas autour des étoiles. Certains traversent notre galaxie tout seuls. Et maintenant, les astronomes ont trouvé la plus petite de ces planètes voyous à ce jour.
Le monde errant nouvellement découvert a à peu près la masse de la Terre. Sans soleil dans son ciel, il fait toujours nuit sur cette planète solitaire. Et ce ciel est beaucoup plus sombre et rempli de plus d’étoiles que ce que l’on peut voir de n’importe quel endroit sur Terre.
« Le ciel doit être merveilleux « , dit Przemek Mróz. Il est astronome à Caltech à Pasadena, en Californie. Il a dirigé l’équipe qui a découvert la planète. Mais le manque de soleil a un coût, dit-il. « Il doit aussi faire un froid glacial. »
Ce vagabond rejoint un petit club. Au cours des 20 dernières années, les astronomes ont trouvé moins de deux douzaines de planètes sans étoiles dans notre galaxie. La plupart sont de grosses boules de gaz qui ressemblent plus à Jupiter qu’à la Terre. Mais les scientifiques pensent que ces mondes sont la pointe d’un énorme iceberg. Rien que dans notre galaxie, il pourrait y avoir des milliards en attente de découverte.
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Une planète précieuse
Trouver cette petite planète est « très précieux », dit Diana Dragomir. Elle est astronome à l’Université du Nouveau-Mexique à Albuquerque. Elle cherche des planètes autour d’étoiles autres que notre soleil. Ce travail l’aide à comprendre combien de mondes autres que la Terre peuvent abriter un certain type de vie. Il n’y a probablement rien de vivant sur cette planète orpheline sombre et glaciale. Mais sa découverte donne à Dragomir et à d’autres scientifiques des informations sur des mondes difficiles à trouver.
« Le fait que nous l’ayons trouvé signifie beaucoup, même s’il ne fait que flotter, car cela signifie qu’il s’est formé en premier lieu », dit-elle.
Les astronomes pensent que les planètes orphelines se sont formées dans les systèmes solaires comme les nôtres. Mais quelque chose a jeté la planète dehors. Peut-être que la gravité d’un monde plus grand a donné la botte à une planète. Ou peut-être qu’une étoile qui passait s’est approchée trop près et que sa gravité a accroché une planète ou deux.
Dragomir dit que ce nouveau monde s’est probablement formé assez loin de son étoile d’origine. Si elle était trop proche, la gravité de l’étoile l’aurait empêchée de s’échapper.
Les planètes, surtout les plus petites, éloignées de leurs étoiles sont souvent difficiles à trouver. « Même si nous pensons qu’il y a des planètes lointaines autour de beaucoup, beaucoup d’étoiles, nous ne pouvons pas en être sûrs », explique Dragomir. « Trouver même un seul comme celui-ci, en utilisant une autre technique, est vraiment utile car cela ajoute à un échantillon assez petit. » Elle ajoute que la découverte de cette planète errante » nous dit que ces petites planètes à une distance raisonnable de leur étoile se forment. »
Quand une planète n’est-elle pas une planète ?
La plupart des gens considèrent les planètes comme des objets qui orbitent autour des étoiles. En fait, la définition officielle dit qu’une planète doit orbiter autour d’une étoile. Plus précisément, notre soleil. Les planètes voyous ne répondent pas à cette définition, qui a été décidée par l’Union astronomique internationale, ou UAI, note Jessie Christiansen. Elle est astronome à Caltech. Comme Dragomir, elle comptabilise également tous les types de planètes qui existent. L’UAI est le groupe qui décide des définitions et des noms officiels des choses dans l’espace.
Mais beaucoup soutiennent maintenant qu’une planète ne devrait être définie que par la façon dont elle s’est formée. L’UAI poursuit en disant qu’une planète est tout ce qui est assez grand pour que sa gravité se moule en boule. Sinon, ce serait un astéroïde ou une comète grumeleux. Mais l’objet ne peut pas être si massif qu’il écrase les atomes et commence à briller. Alors ce serait une star.
En fonction de leur masse, les planètes voyous passent l’inspection. Mais « nos institutions n’ont pas encore rattrapé le fait que ces planètes existent », explique Christiansen.
« La NASA réécrit littéralement la définition en ce moment », dit-elle. La NASA garde une trace des planètes trouvées en dehors de notre système solaire dans une base de données informatique. C’est ce qu’on appelle les Archives des exoplanètes de la NASA. (Une exoplanète est une planète qui n’orbite pas autour de notre soleil.) Mais Dragomir dit que cette base de données n’inclut pas encore les mondes orphelins. » Nous sommes en train de repenser nos archives afin de pouvoir les héberger « , dit-elle.
Cotes très faibles
Les astronomes trouvent la plupart des planètes en détectant leur influence sur les étoiles en orbite. Cela, bien sûr, ne fonctionnera pas pour les orphelins. Ils n’émettent pas non plus de lumière, les astronomes ne peuvent donc pas les voir directement.
Cependant, les planètes orphelines peuvent modifier la lumière des étoiles beaucoup plus éloignées. Le processus est connu sous le nom de lentille gravitationnelle.
Si quelque chose dans l’espace passe entre la Terre et une étoile, la gravité de l’objet focalise la lumière de cette étoile sur la Terre. « C’est comme une loupe », dit Mróz. Pour quelqu’un sur Terre, l’étoile s’illumine au passage de l’objet. Et c’est ainsi que les chercheurs ont découvert cette petite planète voyou.
En juin 2016, une étoile faible de la constellation du Sagittaire s’est un peu éclaircie. Il est ensuite revenu à la normale. Mróz et son équipe ont mesuré combien de temps il a fallu à l’étoile pour s’éclaircir et s’assombrir. Le changement a pris environ cinq heures. Cela leur a indiqué la masse approximative de l’objet qui passe. Ils estiment que sa masse pourrait être aussi petite qu’un tiers de la masse de la Terre ou jusqu’à deux fois plus massive que notre planète. Ils ont partagé leur découverte le 1er novembre dans Astrophysical Journal Letters.
Mróz et son équipe ont remarqué la planète avec un télescope appelé OGLE. Cela signifie Optical Gravitational Lensing Experiment. Le télescope se trouve dans le désert d’Atacama au Chili. Il regarde vers des parties de notre Voie lactée qui ont beaucoup d’étoiles, comme le centre de la galaxie. Il recherche ensuite les changements dans la lumière des étoiles causés par les objets sombres qui flottent.
Les chances de trouver un seul objet sont, eh bien, astronomiques. L’alignement entre la Terre, un objet et une étoile de fond doit être presque parfait. « Si vous n’observiez qu’une seule étoile, vous devrez attendre en moyenne un million d’années » avant que quoi que ce soit ne passe, dit Mróz.
Personne ne veut attendre aussi longtemps. Donc, pour augmenter leurs chances, au lieu de regarder une étoile, les scientifiques regardent des millions. Le télescope OGLE surveille les mêmes 200 millions d’étoiles chaque nuit claire, note Mróz. Cela leur permet de trouver quelques milliers de flotteurs chaque année, bien que la plupart ne soient que des étoiles sombres.
Quelle est la prochaine
Cette minuscule planète repousse les limites de ce que des télescopes comme OGLE peuvent faire, dit Mróz. Pour en trouver beaucoup plus, les astronomes ont besoin d’un télescope dans l’espace à la hauteur du défi.
C’est là qu’intervient le télescope spatial romain Nancy Grace. Il devrait être lancé vers 2025. Il sera aussi grand que le télescope spatial Hubble, mais il verra 100 fois plus de ciel à la fois. Le nouveau télescope porte le nom de Nancy Grace Roman, la première astronome en chef de la NASA. En 1959, elle a écrit que la mise en place d’un télescope dans l’espace permettrait aux astronomes de trouver des planètes autour d’autres étoiles. (Son télescope homonyme ne sera pas le premier télescope de ce type dans l’espace. Le télescope spatial Kepler, par exemple, a trouvé plus de 2 700 exoplanètes avant de manquer de gaz en 2018.)
Le télescope romain orbitera bien au-dessus de l’atmosphère fragile de la Terre. De là, il pourra trouver de nombreuses planètes itinérantes (et faire beaucoup d’autres sciences, aussi).
» À l’heure actuelle, nous en savons très peu sur les planètes flottantes « , explique Samson Johnson. Il est astronome à l’Université d’État de l’Ohio à Columbus. Récemment, lui et d’autres scientifiques ont calculé combien de planètes flottantes le télescope romain pourrait trouver. Ils estiment qu’il pourrait en trouver au moins 250, certains aussi petits que Mars. Ils ont rapporté ces résultats dans le Journal astronomique de septembre.
De telles découvertes pourraient en dire beaucoup aux astronomes sur la formation des planètes. Certains des systèmes solaires de notre galaxie montrent des signes de désordre passé. Ils abritent des planètes avec des orbites inclinées et espacées de manière étrange. Mais d’autres systèmes solaires sont soignés et ordonnés.
« L’une des questions à venir est, laquelle est la plus courante? » Dit Christiansen. Si le télescope romain révèle beaucoup de planètes flottantes, dit-elle, cela peut indiquer que les planètes sont souvent expulsées de leurs maisons. Et cela peut signifier que de nombreux jeunes systèmes planétaires sont désordonnés.
Même notre propre système solaire était autrefois chaotique. Mais pendant des centaines d’années, les astronomes ont supposé que notre système solaire avait toujours l’air comme il le fait maintenant: agréable et organisé. Ils pensaient également que d’autres systèmes planétaires seraient similaires aux nôtres. Mais la variété des mondes que nous avons découverts, y compris des planètes orphelines, montre que ce n’est pas le cas. Et certains scientifiques pensent maintenant que notre système solaire a perdu une planète il y a longtemps.
» L’une des choses les plus belles, les plus étonnantes et les plus excitantes qui sont sorties des exoplanètes, explique Christiansen, c’est de découvrir qu’il existe tant de types différents de systèmes planétaires. »