Une première historique : des astronomes parviennent enfin à peser et localiser une planète fantôme

Les vagabondes de l’espace sortent de l’ombre

Quand on pense à une planète, on a tous cette image rassurante en tête : un monde bien sage, qui tourne fidèlement autour de son étoile, un peu comme la Terre autour du Soleil. C’est confortable, c’est prévisible. Mais l’univers, lui, n’est pas toujours aussi ordonné. Il existe des planètes qui ont été littéralement éjectées, chassées de leur orbite, et qui errent désormais seules dans le vide intersidéral, sans aucune attache gravitationnelle. Les astronomes les appellent les planètes « flottantes » ou, avec un brin de dramaturgie que j’adore, les planètes « voyou » (rogue planets).

Jusqu’à présent, ces mondes solitaires restaient de véritables énigmes. On savait qu’ils étaient là, mais c’est tout. Or, une nouvelle étude publiée dans la prestigieuse revue Science vient de changer la donne. Pour la toute première fois, une équipe a réussi l’exploit de mesurer simultanément la masse et la distance d’une de ces planètes errantes. Ce n’est pas juste une observation de plus ; c’est une prouesse technique rendue possible grâce à quelques observations chanceuses — on pourrait presque dire miraculeuses — combinant des télescopes au sol et des données spatiales.

Le casse-tête des planètes invisibles et la magie de la microlentille

Pourquoi est-ce si difficile d’étudier ces objets ? C’est simple : nous sommes aveugles. Habituellement, pour dénicher des exoplanètes, les astronomes trichent un peu en utilisant l’étoile hôte. Par exemple, avec la méthode du transit, on repère la petite baisse de luminosité quand la planète passe devant son étoile. Ou alors, on détecte le léger vacillement de l’étoile causé par la gravité de la planète. Mais bon, sans étoile hôte pour servir de phare, ces méthodes tombent à l’eau. Et comme ces planètes n’émettent pas leur propre lumière (ce ne sont pas des étoiles, après tout), elles sont effectivement invisibles.

La seule carte qu’il nous reste à jouer, c’est ce qu’on appelle les événements de microlentille gravitationnelle. C’est un phénomène fascinant prédit par la relativité générale : la gravité d’un objet (ici, notre planète errante) courbe la lumière d’une étoile située loin derrière elle. Pour nous, observateurs sur Terre, cela agit comme une loupe : la lumière de l’étoile d’arrière-plan est soudainement amplifiée. C’est fugace, mais ça nous dit que « quelque chose » est passé par là.

Le souci — et c’est là que les chercheurs s’arrachaient les cheveux jusqu’à maintenant — c’est ce qu’on appelle la « dégénérescence masse-distance ». En gros, en analysant cette lumière courbée, on peut théoriquement estimer la masse de l’objet. Mais si on ne connaît pas sa distance, on est coincé. Une même courbe de lumière pourrait correspondre à plusieurs combinaisons de masse et de distance différentes. Sans l’une, on ne peut pas être certain de l’autre. On en restait donc à de simples estimations, un peu frustrantes, il faut bien l’avouer.

Une géométrie « sérendipitaire » : quand Gaia entre en scène

C’est ici que l’histoire devient incroyable. Cette planète errante spécifique a été repérée par plusieurs télescopes terrestres, ce qui lui a valu deux noms de code un peu barbares donnés par deux groupes différents : KMT-2024-BLG-0792 et OGLE-2024-BLG-0516. Retenons simplement qu’elle a été vue. Mais le véritable coup de pouce du destin est venu de l’espace, avec le télescope Gaia.

Les auteurs de l’étude parlent d’une géométrie « sérendipitaire », un joli mot pour dire qu’ils ont eu une chance inouïe. L’événement de microlentille s’est produit presque perpendiculairement à l’axe de précession de Gaia. Grâce à cette configuration rare, Gaia a pu observer l’événement six fois sur une période de 16 heures, pile au moment où l’amplification lumineuse était proche de son maximum. C’est cette précision temporelle qui a tout changé.

En combinant les observations faites depuis la Terre et celles de Gaia (deux points de vue différents), et en notant le léger décalage temporel du signal lumineux, l’équipe a pu calculer la parallaxe de microlentille. C’est un peu comme quand vous fermez un œil puis l’autre : l’objet proche semble bouger par rapport au fond. Cette triangulation a permis, enfin, de déterminer la distance précise de l’objet, brisant ainsi la fameuse dégénérescence qui bloquait tout.

Verdict : Une cousine de Saturne dans le désert d’Einstein

Alors, qu’avons-nous découvert sur cette voyageuse solitaire ? Les chiffres sont tombés, et ils sont précis. Les chercheurs ont déterminé que la planète possède une masse d’environ 22 % de celle de Jupiter, ce qui la place juste en dessous de la masse de Saturne. Pour ce qui est de sa position, elle se trouve à environ 3 000 parsecs de nous, soit un peu moins de 10 000 années-lumière. L’analyse spectrale a même permis d’identifier l’étoile d’arrière-plan (celle qui a servi de « lampe » pour l’effet de loupe) : il s’agissait d’une géante rouge.

Cette découverte vient confirmer des théories intéressantes sur l’origine de ces objets. Auparavant, les événements de microlentille montraient un vide dans la distribution des masses, une zone que les astronomes appellent le « désert d’Einstein ». Ce désert sépare les planètes des naines brunes (ces étoiles ratées, trop massives pour être des planètes mais pas assez pour briller comme des étoiles). L’équipe explique que ce fossé est logique : les planètes très massives sont plus difficiles à éjecter de leur système d’origine.

Les auteurs de l’étude soulignent d’ailleurs : « Bien que les précédents événements de planètes flottantes (FFP) n’aient pas eu de masses directement mesurées, les estimations statistiques indiquent qu’il s’agit principalement d’objets de masse sous-neptunienne ». Ils concluent que ces objets sont probablement nés dans un disque protoplanétaire classique, comme notre Terre, avant d’être violemment expulsés par de fortes interactions gravitationnelles. C’est une vision assez chaotique, non ? Cela nous rappelle que la dynamique des systèmes planétaires est violente, créant à la fois des planètes bien sages qui restent liées à leur étoile, et d’autres, les sacrifiées, qui sont expulsées pour devenir des errantes éternelles.

Selon la source : phys.org

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