Les scientifiques ont découvert ce qui semble être des planètes voyous cachées dans d’anciennes données d’enquête. Leurs résultats commencent à définir la population méconnue des planètes voyous. Dans un avenir proche, le télescope spatial romain Nancy Grace mènera une recherche pour plus de planètes flottantes, et l’équipe de chercheurs a développé des méthodes qui faciliteront cette recherche.
Les planètes font généralement partie d’un système solaire et sont gravitationnellement liées à leur étoile, ou à leurs étoiles dans le cas d’une étoile binaire. Les planètes peuvent migrer vers et s’éloigner de leur étoile lorsque les conditions sont réunies, mais elles restent liées à l’étoile, même si elles sont séparées par une grande distance. Mais parfois, une planète est expulsée de son système solaire en raison d’une explosion de supernova, d’un intrus stellaire ou d’un autre événement. Et dans certains cas, une planète peut se former d’elle-même en dehors de tout système solaire. Ce sont des planètes voyous ou des planètes flottantes (FFP).
Mais la population FPP est mal connue. La raison est assez évidente : l’espace est extraordinairement sombre, et sans une étoile proche et sa lumière, il n’y a pas de moyen facile de voir ces objets. Mais cela ne signifie pas qu’ils ne sont pas là, et cela ne signifie pas qu’il n’y a aucun moyen de les trouver. Cela signifie simplement que cela demande beaucoup d’efforts.
De 2006 à 2014, des scientifiques japonais et néo-zélandais se sont associés pour effectuer le Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) II Gravitational Microlensing Survey. L’enquête visait le renflement de la Voie lactée et les nuages de Magellan et étudiait la matière noire, les exoplanètes et les atmosphères stellaires. Bien qu’il se soit terminé en 2014, les scientifiques travaillant avec les données ont trouvé plus de FFP.
L’équipe de scientifiques a publié ses découvertes dans son article “TERRESTRIAL AND NEPTUNE MASS FREE-FLOATING PLANET CANDIDATES FROM THE MOA-II 9-YEAR GALACTIC BULGE SURVEY”. L’auteur principal est Naoki Koshimoto, chercheur au Goddard Space Flight Center de la NASA. Le document n’a pas encore été évalué par des pairs.
Les lecteurs d’Univers Today ont probablement entendu parler de la lentille gravitationnelle plus familière. Il utilise la masse d’un objet de premier plan pour déformer, agrandir et éclaircir la lumière d’une source d’arrière-plan. Les objets massifs comme les amas de galaxies agissent comme une lentille gravitationnelle de premier plan pour observer des objets extrêmement lointains et anciens comme les galaxies. Mais la microlentille gravitationnelle est différente.
La microlentille utilise un objet de premier plan beaucoup plus petit comme lentille, soit une planète, soit une étoile, et dans ce cas, la lentille est l’objet étudié et l’objet d’arrière-plan est la source de lumière. Ceci a des implications importantes pour la méthode. Dans la lentille gravitationnelle, la lentille est suffisamment massive pour que des télescopes comme le Hubble puissent résoudre la lumière déplacée. Ce n’est pas possible avec la microlentille car la lentille est beaucoup moins massive. Au lieu de cela, la microlentille gravitationnelle repose sur des courbes de lumière.
Au lieu que les objets de premier plan et d’arrière-plan soient alignés pendant de longues périodes, comme dans le cas des amas de galaxies et des galaxies, la plus petite lentille de la microlentille s’aligne avec l’objet d’arrière-plan pendant des périodes de temps beaucoup plus courtes. Lorsque l’objet de premier plan, dans ce cas une planète, passe devant l’étoile d’arrière-plan, qui agit comme une sorte de lampe de poche, la planète agrandit brièvement la lumière, créant une courbe de lumière détectable. Cela ressemble un peu à la méthode de transit de détection d’exoplanètes, où les choses s’alignent brièvement pour des observations fructueuses. Mais dans la méthode de transit, la lumière diminue, tandis que dans la microlentille, la lumière s’éclaircit.
La durée de l’événement de microlentille est déterminée par la masse de l’objet de lentille de premier plan, dans ce cas, un FFP. En termes simples, un événement de microlentille de durée plus courte signifie une planète plus petite et un événement de plus longue durée signifie une planète plus grande. Pour une planète de masse tellurique, elle dure moins d’une heure.
L’enquête MOA II a généré une énorme quantité de données, et les auteurs ont développé une méthode pour passer au peigne fin toutes ces données pour trouver ce qu’on appelle les événements FSPL ou Finite Source and Point Lens. Jusqu’à présent, les astronomes ont découvert sept FSPL qui pourraient être des planètes, dont une seule aurait une masse terrestre. “Parmi ces 7 candidats FFP connus, seul OGLE-2016-BLG-1928L a une masse terrestre”, écrivent les auteurs.
Le langage devient un peu flou, mais OGLE-2016-BLG-1928L peut faire référence à la fois à l’événement de microlentille et à la planète, tandis que OGLE-2016-BLG-1928Lb est le nom de la planète. Comme le nom de la planète l’indique, OGLE-2016-BLG-1928Lb a été découvert en 2016 dans le cadre d’un autre projet d’observation appelé Optical Gravitational Lensing Experiment. La découverte a suscité beaucoup d’intérêt car la planète est probablement une planète de masse sous-terrestre et également l’événement de microlentille de durée la plus courte jamais enregistré jusque-là, ne durant que 41,5 minutes. La découverte a montré que la microlentille gravitationnelle peut être un outil efficace.
Dans ce travail, les chercheurs ont découvert deux autres FSPL qui pourraient être des planètes, l’une ayant une masse terrestre et l’autre de masse similaire à Neptune. La planète de masse terrestre qu’ils ont trouvée s’appelle MOA-9y-5919L, et sa courbe de lumière est illustrée sur la figure de l’étude. Son événement de microlentille n’a duré que 23,04 minutes, ce qui en fait l’événement le plus court jamais détecté.
MOA-9y-5919L n’est que le deuxième FFP de masse terrestre jamais trouvé, et il signale que la première planète de masse terrestre, OGLE-2016-BLG-1928Lb, n’est pas la seule. “Cette découverte a confirmé l’existence d’une population de FFP de masse terrestre”, écrivent les auteurs.
L’événement de microlentille pour la planète de la taille de Neptune s’appelle MOA-9y-770. Son événement de microlentille n’a duré qu’un peu plus longtemps que la planète de masse terrestre : 24,48 minutes. Les deux détections combinées constituent une avancée significative dans notre compréhension de la population FFP.
Les statistiques et les données sont complexes, mais les résultats globaux indiquent l’efficacité de détection de la méthode de microlentille gravitationnelle. Cela signifie que “… les objets de masse terrestres comme MOA-9y-5919L sont environ dix fois plus courants que les objets de masse de Neptune comme MOA-9y-770”, selon les auteurs.
En règle générale, les astronomes utilisant des microlentilles gravitationnelles pour rechercher des FFP ont utilisé des étoiles géantes ou super-géantes comme sources de lumière. Ils sont plus grands, ce qui facilite les choses. Mais leur plus grande taille crée également un problème. “D’un autre côté, un grand rayon de source a tendance à supprimer le grossissement maximal de l’événement”, écrivent les auteurs, ce qui rend les FFP de masse terrestre plus difficiles à détecter.
Dans les premières étapes de nos efforts de chasse aux exoplanètes, il y avait un biais de détection intégré dans la méthode de transit. Les planètes plus grandes proches des étoiles étaient plus faciles à détecter car elles bloquaient plus de lumière, tandis que les planètes de masse terrestres étaient plus difficiles à détecter. Une chose similaire se produit dans les efforts de détection FFP. Tant que les astronomes se concentreront sur les étoiles géantes et supergéantes comme sources, ils ne détecteront pas facilement les planètes de masse terrestres.
Cela doit changer, selon les auteurs. “Il est important de rechercher des événements FSPL dans des étoiles sources sous-géantes et naines pour détecter des événements avec des lentilles de faible masse.”
La recherche de FFP fera un bond énorme lorsque le télescope spatial romain Nancy Grace démarrera plus tard cette décennie. L’un de ses travaux est le Galactic Exoplanet Survey, où il utilisera des microlentilles gravitationnelles pour trouver des exoplanètes liées avec des demi-grands axes supérieurs à 1 UA. Mais il sera également sensible aux FFP.
Le télescope romain sera suffisamment sensible pour utiliser des objets aussi petits que Mars, qui représente environ 11 % de la masse de la Terre, comme lentilles. Certaines prédictions montrent que le télescope trouvera jusqu’à 250 FFP avec des masses inférieures à celle de Mars. Ce nombre pourrait être beaucoup plus élevé grâce aux méthodes développées dans ce nouvel article.
En fait, l’avenir est encore plus prometteur pour l’effort de recherche et de caractérisation de la population FPP. Le télescope spatial infrarouge Euclid de l’ESA doit être lancé cet été et pourrait entreprendre son propre programme de microlentilles. Ensemble, la paire de télescopes spatiaux peut se compléter et ils pourraient trouver 130 événements FFP en un an. Les données des deux télescopes pourraient fortement contraindre la masse de la plupart d’entre eux, et 30 d’entre eux pourraient avoir des mesures directes de leurs masses et distances. Il y a même une possibilité qu’ils puissent détecter des exomoons.
À l’heure actuelle, la population de FFP est mystérieuse et sujette à de nombreuses suppositions éclairées. Mais cela est sur le point de changer, tout comme notre connaissance des exoplanètes liées. Certaines estimations indiquent qu’il pourrait y avoir dix FFP pour chaque étoile de la Voie lactée, ce qui signifie qu’il pourrait y en avoir des milliards. C’est un nombre extraordinaire à considérer de notre point de vue.
Le télescope romain mettra le nombre réel en évidence, et les méthodes développées par les auteurs de cet article aideront à y arriver. Qui sait, nous en trouverons peut-être même un avec des biosignatures.
