Cette impression d’artiste montre un exemple de planète voyou avec le complexe nuageux Rho Ophiuchi visible en arrière-plan. Les planètes voyous ont des masses comparables à celles des planètes de notre système solaire, mais ne tournent pas autour d’une étoile, mais se déplacent librement par elles-mêmes. Crédit : ESO/M. Kornmesser
Les planètes voyous sont des objets cosmiques insaisissables qui ont des masses comparables à celles des planètes de notre système solaire, mais n’orbitent pas autour d’une étoile, mais se déplacent librement par eux-mêmes. Peu de gens étaient connus jusqu’à présent, mais une équipe d’astronomes, utilisant les données de plusieurs Observatoire européen austral (CETTE) télescopes et autres installations, viennent de découvrir au moins 70 nouvelles planètes voyous dans notre galaxie. Il s’agit du plus grand groupe de planètes voyous jamais découvert, une étape importante vers la compréhension des origines et des caractéristiques de ces mystérieux nomades galactiques.
Les astronomes ont utilisé les télescopes de l’ESO pour détecter au moins 70 planètes voyous dans notre voie Lactée, le plus grand groupe à ce jour. Apprenez-en plus sur ces nomades cosmiques insaisissables dans cette vidéo résumant la découverte!
« Nous ne savions pas à combien nous attendre et sommes ravis d’en avoir trouvé autant », déclare Núria Miret-Roig, astronome au Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, en France et à l’Université de Vienne, en Autriche, et la première auteure de la nouvelle étude publiée aujourd’hui (22 décembre 2021) dans Astronomie de la nature.
Les planètes voyous, tapies loin de toute étoile les éclairant, seraient normalement impossibles à imager. Cependant, Miret-Roig et son équipe ont profité du fait que, quelques millions d’années après leur formation, ces planètes sont encore suffisamment chaudes pour briller, ce qui les rend directement détectables par des caméras sensibles sur de grands télescopes. Ils ont trouvé au moins 70 nouvelles planètes voyous avec des masses comparables à Jupiterest dans une région de formation d’étoiles proche de notre Soleil, située dans les constellations du Scorpion et d’Ophiuchus.[1]
Cette image montre une petite zone du ciel en direction de la région occupée par Upper Scorpius et Ophiucus. Il zoome sur une planète voyou récemment découverte, c’est-à-dire une planète qui n’orbite pas autour d’une étoile mais erre librement par elle-même. La planète voyou est le petit point rouge vif au centre même de l’image.
L’image a été créée en combinant les données de l’instrument OmegaCam sur le VLT Survey Telescope (VST) et de l’instrument VIRCAM sur le Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), tous deux situés à l’Observatoire Paranal de l’ESO au Chili. Les observations avec ces instruments et d’autres ont aidé les scientifiques à distinguer les planètes des étoiles, des naines brunes et d’autres objets dans cette région du ciel.
Cachées loin de toute étoile les éclairant, les planètes voyous seraient normalement impossibles à imager, mais peu de temps après leur formation, elles émettent une faible lueur qui peut être détectée par des caméras sensibles sur de puissants télescopes.
Crédit : ESO / Miret-Roig et al.
Pour repérer autant de planètes voyous, l’équipe a utilisé des données couvrant environ 20 ans provenant d’un certain nombre de télescopes au sol et dans l’espace. « Nous avons mesuré les minuscules mouvements, les couleurs et les luminosités de dizaines de millions de sources dans une vaste zone du ciel », explique Miret-Roig. “Ces mesures nous ont permis d’identifier en toute sécurité les objets les plus faibles de cette région, les planètes voyous.”
Cette image montre les emplacements de 115 planètes voyous potentielles, surlignées de cercles rouges, récemment découvertes par une équipe d’astronomes dans une région du ciel occupée par Upper Scorpius et Ophiucus. Les planètes voyous ont des masses comparables à celles des planètes de notre système solaire, mais n’orbitent pas autour d’une étoile et se déplacent librement par elles-mêmes.
Le nombre exact de planètes voyous trouvées par l’équipe se situe entre 70 et 170, selon l’âge supposé pour la région d’étude. Cette image a été créée en supposant un âge intermédiaire, résultant en un certain nombre de planètes candidates entre les deux extrêmes de l’étude.
Crédit : ESO/N. Risinger (skysurvey.org)
L’équipe a utilisé les observations de l’ESO Très grand télescope (VLT), le Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), le VLT Survey Telescope (VST) et le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres situés au Chili, ainsi que d’autres installations. « La grande majorité de nos données proviennent des observatoires de l’ESO, qui étaient absolument essentiels pour cette étude. Leur large champ de vision et leur sensibilité unique ont été les clés de notre succès », explique Hervé Bouy, astronome au Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, France, et chef de projet de la nouvelle recherche. « Nous avons utilisé des dizaines de milliers d’images à grand champ provenant des installations de l’ESO, correspondant à des centaines d’heures d’observations et littéralement à des dizaines de téraoctets de données. »
L’animation de cet artiste montre à quoi pourrait ressembler une planète voyou – une planète qui n’orbite pas autour d’une étoile mais erre librement par elle-même. Récemment, une équipe d’astronomes, utilisant les données de plusieurs télescopes de l’Observatoire européen austral (ESO) et d’autres installations, a découvert au moins 70 nouvelles planètes voyous dans une région du ciel occupée par Upper Scorpius et Ophiucus. Le complexe nuageux Rho Ophiuchi est visible en arrière-plan.
L’équipe a également utilisé les données du satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne, marquant un énorme succès pour la collaboration de télescopes terrestres et spatiaux dans l’exploration et la compréhension de notre Univers.
L’étude suggère qu’il pourrait y avoir beaucoup plus de ces planètes insaisissables et sans étoiles que nous n’avons pas encore découvertes. “Il pourrait y avoir plusieurs milliards de ces planètes géantes flottant librement dans la Voie lactée sans étoile hôte”, explique Bouy.
Cette animation nous permet de plonger dans une région du ciel occupée par Upper Scorpius et Ophiucus, où le plus grand groupe de planètes voyous – au moins 70, mis en évidence dans les cercles – a récemment été découvert. Ici, nous zoomons sur l’un d’entre eux.
En étudiant les planètes voyous nouvellement découvertes, les astronomes peuvent trouver des indices sur la formation de ces objets mystérieux. Certains scientifiques pensent que des planètes voyous peuvent se former à partir de l’effondrement d’un nuage de gaz trop petit pour conduire à la formation d’une étoile, ou qu’elles auraient pu être expulsées de leur système parent. Mais quel mécanisme est le plus probable reste inconnu.
De nouvelles avancées technologiques seront essentielles pour percer le mystère de ces planètes nomades. L’équipe espère continuer à les étudier plus en détail avec le prochain télescope extrêmement grand (ELT) de l’ESO, actuellement en construction dans le désert chilien d’Atacama et qui devrait commencer ses observations plus tard cette décennie. “Ces objets sont extrêmement faibles et peu de choses peuvent être faites pour les étudier avec les installations actuelles”, explique Bouy. “L’ELT sera absolument crucial pour recueillir plus d’informations sur la plupart des planètes voyous que nous avons trouvées.”
Remarques
- Le nombre exact de planètes voyous trouvées par l’équipe est difficile à déterminer car les observations ne permettent pas aux chercheurs de mesurer les masses des objets sondés. Les objets dont la masse est supérieure à environ 13 fois la masse de Jupiter ne sont probablement pas des planètes, ils ne peuvent donc pas être inclus dans le décompte. Cependant, comme l’équipe n’avait pas de valeurs pour la masse, elle a dû s’appuyer sur l’étude de la luminosité des planètes pour fournir une limite supérieure au nombre de planètes voyous observées. La luminosité est, à son tour, liée à l’âge des planètes elles-mêmes, car plus la planète est ancienne, plus elle refroidit et diminue sa luminosité. Si la région étudiée est ancienne, alors les objets les plus brillants de l’échantillon sont probablement au-dessus de 13 masses de Jupiter, et en dessous si la région est plus jeune. Compte tenu de l’incertitude de l’âge de la région d’étude, cette méthode donne un nombre de planètes voyous compris entre 70 et 170.
Référence
« Une riche population de planètes flottantes dans la jeune association stellaire du Haut Scorpion » 22 décembre 2021, Astronomie de la nature.
DOI : 10.1038/s41550-021-01513-x
Plus d’information
Cette recherche a été présentée dans l’article “A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association” à paraître dans Astronomie de la nature (DOI : 10.1038/s41550-021-01513-x). Il a reçu des financements du Conseil Européen de la Recherche (ERC) dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne (accord de subvention n°682903, PIH Bouy), et de l’Etat français dans le cadre du programme « Investissements d’Avenir », IdEx Bordeaux, référence ANR-10-IDEX-03-02.
The team is composed of Núria Miret-Roig (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, France [LAB]; Université de Vienne, Département d’Astrophysique, Autriche), Hervé Bouy (LAB), Sean N. Raymond (LAB), Motohide Tamura (Department of Astronomy, Graduate School of Science, The University of Tokyo, Japan; Astrobiology Center, National Institutes of Sciences naturelles, Tokyo, Japon [ABC-NINS]), Emmanuel Bertin (CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris,France [IAP]; Sorbonne Université, IAP, France) David Barrado (Centre d’Astrobiologie [CSIC-INTA], Dépt. de Astrofísica, Campus ESAC, Espagne), Javier Olivares (LAB), Phillip Galli (LAB), Jean-Charles Cuillandre (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, Université de Paris, France), Luis Manuel Sarro (Depto. of Artificial Intelligence, UNED, Espagne) Angel Berihuete (Département de statistiques et de recherche opérationnelle, Université de Cadix, Espagne) & Nuria Huélamo (CSIC-INTA).
