Des scientifiques pensent avoir détecté la plus petite planète errante connue à ce jour dans la Voie lactée. La présence de l'astre sombre a pu être soupçonnée grâce à la méthode de la microlentille gravitationnelle.

C’est probablement la plus petite planète vagabonde (« rogue planet ») jamais identifiée à ce jour. Dans une étude publiée au sein de la revue The Astrophysical Journal Letters le 29 octobre 2020 (disponible sur arXiv), relayée par l’université de Varsovie, des scientifiques détaillent la détection de OGLE-2016-BLG-1928, une exoplanète de taille comparable à celle de la Terre découverte dans la Voie lactée.

OGLE-2016-BLG-1928 est peut-être encore moins massive que notre planète — sa masse serait aussi comparable à celle de Mars. Les scientifiques estiment avoir exclu la possibilité que l’astre soit lié à une étoile à une distance de 8 unités astronomiques (1 unité astronomique correspondant à la distance entre la Terre et le Soleil).

Une exoplanète sans étoile ?

« Bien que de nombreuses exoplanètes connues ne ressemblent pas à celles de notre système solaire, elles ont toutes une chose en commun — elles tournent toutes autour d’une étoile. Cependant, les théories de la formation et de l’évolution des planètes prédisent l’existence de planètes flottantes (vagabondes), non attachées gravitationnellement à une étoile », rappellent les auteurs de cette étude.

Une planète errante déviant la lumière lointaine d’une étoile. // Source : Jan Skowron / Astronomical Observatory, University of Warsaw

Il est plutôt rare de pouvoir observer directement une exoplanète. La plupart de ces astres sont découverts en observant la lumière des étoiles, avec la méthode des transits (en passant devant son étoile, une exoplanète en fait régulièrement diminuer la luminosité observée). Les planètes vagabondes, elles, n’émettent pas de lumière et ne tournent autour d’aucune étoile. Heureusement, la luminosité des étoiles plus lointaines peut aussi se révéler utile, grâce au phénomène astronomique que l’on appelle la microlentille gravitationnelle.

Comment fonctionne la microlentille gravitationnelle

Ce phénomène est bien pratique pour étudier des objets très peu lumineux. La gravité d’une planète flottante peut dévier la lumière d’une étoile lointaine, lorsqu’elle passe devant elle. L’image ainsi déformée que l’on observe donne l’impression que l’exoplanète est soudainement plus éclatante. L’avantage, notent les auteurs, c’est que « la microlentille ne dépend pas de la luminosité d’un objet à lentille » (c’est-à-dire, ici, de l’exoplanète).

C’est un peu comme si la microlentille agissait comme une loupe, résume l’université de Varsovie, capable d’amplifier la lumière des étoiles éloignées. L’animation suivante montre comment ce phénomène permet aux astronomes d’observer des changements temporaires dans la luminosité d’une étoile lointaine.

Changement observé dans la luminosité d’une étoile. // Source : Jan Skowron / Astronomical Observatory, University of Warsaw

Évidemment, ceci ne peut fonctionner qu’en cas d’alignement quasi parfait entre l’observateur, l’astre et la source lumineuse. Pour multiplier les chances de voir un tel événement, il faut pouvoir observer le plus grand nombre de sources lumineuses possibles. C’est là qu’intervient l’Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), un projet d’astronomie de l’université de Varsovie en Pologne, dont l’objectif premier est la recherche de la matière noire à l’aide des microlentilles gravitationnelles. Avec un télescope de l’université de Varsovie situé à l’observatoire de Las Campanas au Chili, les régions centrales de la Voie lactée sont observées chaque nuit, afin de débusquer parmi des centaines de millions d’étoiles celles dont la luminosité change. L’événement OGLE-2016-BLG-1928, détecté le 18 juin 2018, se trouvait dans ces données.

Le plus court événement de microlentille gravitationnelle observé

La durée d’un événement de microlentille gravitationnelle permet d’obtenir une estimation de la masse de l’objet qui fait office de lentille : plus il est court, moins la lentille est massive. Pour des étoiles, on parle de jours, tandis que pour des planètes errantes, on parle d’heures. Dans le cas de OGLE-2016-BLG-1928, le phénomène dure à peine 42 minutes, ce qui en fait l’événement de microlentille gravitationnelle le plus court jamais observé.

Tout cela ne nous dit pas encore d’où a bien pu venir cette étonnante vagabonde. Une théorie possible est que les planètes errantes se forment dans des disques autour d’étoiles, comme les autres planètes, mais qu’elles en sont ensuite éjectées lors d’interactions gravitationnelles avec d’autres corps du système. Il faudrait aussi pouvoir mesurer plus précisément la masse de l’astre. Ce que les auteurs peuvent pour le moment conclure, c’est que « les planètes flottantes de masse terrestre peuvent être détectées et caractérisées à l’aide de microlentilles ».

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