DÉCOUVERTE D’UNE NOUVELLE CATÉGORIE DE PLANÈTES DANS NOTRE GALAXIE

Le 29 octobre 2020, l’astronome Przemek Mróz de l’Université de Varsovie et un groupe international de collaborateurs ont signalé une étrange lueur provenant de la moitié de notre galaxie. Ce signal, désigné OGLE-2016-BLG-1928, était extrêmement subtil. Il a provoqué un seul étoile à s’illuminer et à s’assombrir d’environ 20% sur une période de 6 heures, une seule fois, sans jamais se répéter. Mais l’implication de cette petite lueur était énorme : c’était la première observation crédible d’une planète errante de la taille de la Terre, un monde non lié à une étoile, flottant librement entre les étoiles.

Selon M. Mróz, « C’est toujours excitant lorsque vous découvrez quelque chose de vraiment nouveau. C’est pour cela que je suis devenu scientifique. » Et, oh là là, il a obtenu ce qu’il voulait.

Au cours de la décennie précédente, trois projets indépendants de surveillance du ciel avaient trouvé des preuves de planètes massives de type Jupiter dérivant seules dans l’espace. OGLE-2016-BLG-1928 a donné le premier indice que des planètes errantes de la taille de la Terre existent également. L’année dernière, un groupe travaillant sur l’enquête MOA (Observations de microlentilles en astrophysique) a trouvé MOA-9y-5919, un deuxième rogue probable de la Terre. En combinant ces découvertes, on obtient non seulement quelques bizarreries, mais toute une classe d’objets célestes inconnue auparavant.

La conclusion est désormais solide. Nous avons une énorme population de planètes de faible masse, flottant librement dans la Voie lactée. Elles semblent être vraiment communes. Les estimations actuelles suggèrent qu’il pourrait y avoir sept de ces planètes pour chaque étoile. Cela se traduit par potentiellement des trillions de planètes errantes rien que dans notre galaxie. Nous ne les connaissions tout simplement pas jusqu’à présent.

Non seulement les planètes errantes surpassent en nombre les étoiles visibles, mais elles surpassent probablement aussi les planètes conventionnelles comme la Terre, celles qui orbitent autour de leurs propres soleils et se prélassent heureusement dans leur chaleur. Si quelque chose, des mondes comme le nôtre sont les exceptions. L’immense abondance des planètes errantes implique que le processus de formation des planètes est extrêmement chaotique, de nombreux mondes étant éjectés dans le vide presque dès leur formation. Beaucoup de planètes potentiellement habitables pourraient finir froides et désolées par conséquent. D’un autre côté, certains exobiologistes, qui cherchent la vie en dehors de la Terre, spéculent que certains types de planètes errantes pourraient devenir des ambassadeurs itinérants, transportant la vie à travers l’espace interstellaire.

La découverte de planètes errantes, rogues, met également en lumière comment la technologie nous permet de voir dans des parties de l’univers auparavant cachées. Ces objets n’émettent pas de lumière et ne projettent pas d’ombres. Il est impossible de les observer directement, note l’astronome et chasseur de planètes Scott Gaudi de l’Université d’État de l’Ohio. Les scientifiques ne peuvent les « sentir » que par la façon dont leur gravité courbe la lumière. La force gravitationnelle d’une planète peut agir comme une loupe, amplifiant brièvement la lumière provenant des étoiles les plus lointaines, comme cela s’est produit avec OGLE-2016-BLG-1928. Ce phénomène, appelé microlentille gravitationnelle, est difficile à détecter mais révélateur de manière unique. « Il n’y a aucun moyen de savoir que ces planètes étaient là sauf par la microlentille, c’est le seul moyen de le faire », déclare Gaudi.

Depuis leurs débuts rudimentaires au début des années 1990, les enquêtes par microlentille n’ont cessé de s’améliorer à mesure que les astronomes ont équipé leurs télescopes de capteurs CCD plus grands, d’électronique plus rapide et de logiciels plus efficaces pour filtrer les fausses alertes. Jusqu’à présent, les efforts ont abouti à moins de 10 probables planètes flottantes – mais le télescope spatial américain Nancy Grace Roman de 3,9 milliards de dollars, prévu pour être lancé en 2027, promet de révolutionner le domaine. Avec des instruments pour étudier les exoplanètes qui orbitent autour d’étoiles lointaines, il réalisera la première enquête dédiée par microlentille depuis au-dessus de l’atmosphère distordante de la Terre, en utilisant un miroir collecteur de lumière de 2,4 mètre et des détecteurs infrarouges de pointe pour balayer de vastes étendues du ciel. D’ici 2032, Roman pourrait multiplier par 100 le nombre de planètes errantes connues.

Les données de Roman seront combinées avec des observations d’autres observatoires spatiaux et terrestres, notamment Earth 2.0, un télescope spatial complémentaire développé par le gouvernement chinois et visant un lancement en 2028. Le résultat sera le premier recensement complet des mondes débridés de notre galaxie. Ceci devrait être un point culminant pour la recherche d’exoplanètes, et pourtant, il y a un hic. Les données de Roman seront immédiatement accessibles à la communauté scientifique mondiale, mais les données d’Earth 2.0 resteront probablement confidentielles pendant un certain temps. A moins que la NASA ne construise sa propre version d’Earth 2.0 – une mission qui n’existe actuellement qu’au stade conceptuel – les astronomes chinois et leurs collaborateurs qui ont accès à la fois à Earth 2.0 et à Roman pourraient finir par devancer le reste du monde astronomique.

UNE NOUVELLE APPROCHE DE LA FORMATION DES PLANÈTES

Peu de choses en science sont aussi excitantes que de renverser la sagesse conventionnelle, et les planètes errantes font un excellent travail à cet égard. En 1734, l’inventeur suédois et philosophe naturel Emmanuel Swedenborg a proposé que la Terre et les autres planètes se soient formées à partir d’un nuage nébuleux entourant le soleil enfant. Au fil des ans, cette « hypothèse nébulaire » a subi de nombreuses modifications, incorporant de nouvelles connaissances sur la gravité, la turbulence et le comportement atomique. Mais le concept de base est resté : le système solaire a évolué de manière stable du désordre à l’ordre, les planètes émergeant dans leur disposition actuelle autour du soleil.

Cette belle image d’harmonie a commencé à se fissurer en 1995, lorsque les astronomes suisses Marcel Mayor et Didier Queloz ont découvert 51 Pegasi, la première planète connue autour d’une autre étoile de type solaire. Le monde qu’ils ont trouvé contredisait de nombreuses idées standard sur la manière dont les planètes sont nées. D’environ la moitié de la masse de Jupiter, il orbite beaucoup plus près de son étoile que toute autre planète de notre système solaire, dans une zone où les températures sont bien trop élevées pour qu’une planète se forme. Peu de temps après, les chercheurs ont trouvé des « super Jupiters » similaires autour d’autres étoiles.

La seule façon pour de tels mondes extrêmes d’exister, ont conclu les scientifiques, est s’ils se sont formés beaucoup plus loin puis ont migré vers l’intérieur pendant une période de chaos et d’instabilité haute en sensations. Sean Raymond, qui étudie la formation et l’évolution planétaires au Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux en France, considère la découverte de super Jupiters comme un moment de réveil astronomique. "Cela a vraiment élargi nos horizons en termes de formation des planètes. Cela nous a montré qu’elles ne doivent pas rester en place. Elles peuvent se déplacer, elles peuvent être renvoyées dans des orbites étranges", dit-il. Avec le nombre de planètes détectées ayant dépassé les 5 600, les astronomes ont continué à trouver de plus en plus d’excentricités : non seulement des super Jupiters, mais aussi des mondes qui orbitent de façon latérale, dans des orbites rétrogrades ou à de grandes distances de leurs étoiles. Si les planètes peuvent être rejetées dans de telles orbites extrêmes, alors peut-être qu’elles pourraient être expulsées de leurs systèmes entièrement.

Des chercheurs comme Raymond et Alessandro Morbidelli de l’Observatoire de la Côte d’Azur en France ont commencé à réexaminer notre propre système solaire, réalisant qu’il porte les cicatrices de sa propre instabilité précoce. Par exemple, Uranus est incliné sur le côté, et Neptune est également bizarrement de travers. La meilleure explication actuelle, selon Raymond, est qu’il y avait tout un tas d’embryons planétaires qui erraient follement autour du système solaire primitif. Certains sont entrés en collision violemment pour former Uranus et Neptune. Au moins un monde de la taille de Neptune a probablement été projeté dans l’espace interstellaire, avec de nombreux objets plus petits. "Il est tout à fait plausible que des embryons planétaires de la taille de Mars ou même de la Terre soient éjectés", explique Raymond. La découverte de planètes errantes vient appuyer ces modèles.

Puis, en octobre 2017, les astronomes de l’observatoire de haute altitude de Haleakalā à Hawaï ont découvert ‘Oumuamua. Le premier objet interstellaire observé passant à travers notre système solaire, il a confirmé cette vue chaotique de