14a. A-t-on découvert la première exolune ?

14 avril 2014, par Guillaume Cannat
14a. A-t-on découvert la première exolune ?
En utilisant la méthode des microlentilles gravitationnelles, des
chercheurs ont peut-être découvert la première exolune en orbite autour
d’une exoplanète flottante située à près de 2 000 années-lumière de la
Terre.
Des astronomes auraient découvert, ou bien la première exolune en
orbite autour d’une exoplanète flottante, qui ne tournerait autour
d’aucune étoile, ou bien une exoplanète de la masse de Neptune en orbite
autour d’une étoile naine située près du centre de notre galaxie.
© NASA/JPL-Caltech
Au dernier pointage, 1 780 exoplanètes avaient été détectées. Il y en a de toutes les tailles et de
toutes les masses. Dans les premiers temps de la recherche exoplanétaire ce sont
essentiellement des planètes très massives et volumineuses, de grosses Jupiter, qui ont été
observées. Ces dernières années, l’amélioration des techniques utilisées a permis la découverte
d’un nombre croissant de planètes de « seulement » quelques masses terrestres. Mais l’annonce
faite aujourd’hui dans la revue Astrophysical Journal par une équipe internationale à laquelle
participent des chercheurs de l’Institut d’astrophysique de Paris constitue une première.
Ces chercheurs ont observé un phénomène qui ne peut s’expliquer, selon eux, que de deux
façons différentes : soit par l’existence d’une exoplanète d’une masse équivalente à 4 fois celle
de Jupiter autour de laquelle tournerait une exolune de 0,5 fois la masse de la Terre ; soit par
une exoplanète de 18 fois la masse de la Terre en orbite autour d’une étoile très peu massive, à
peine 0,12 fois la masse de notre Soleil.
Cette figure montre notre galaxie, vue du dessus. Le Soleil et le Système solaire sont indiqués
par la flèche noire. Le panneau de gauche montre le premier scénario : une planète gazeuse
avec son exolune dans la « banlieue » du Système solaire (à près de 2 000 années-lumière de
distance). Le panneau de droite montre le deuxième scénario : un système composé d’une
étoile de faible masse et d’une planète de type Neptune à presque 23 000 années-lumière ; ce
système serait animé d’une grande vitesse relative dans notre galaxie.
© IAP
Dans le premier cas, l’exoplanète et son exolune auraient la particularité de se déplacer
librement dans l’espace interstellaire, à près de 2 000 années-lumière de nous, sans orbiter
autour d’une étoile, d’où le nom d’exoplanète flottante ou errante. Dans le second cas, l’étoile
de faible masse et l’exoplanète volumineuse seraient situées à près de 23 000 années-lumière
de nous et se déplaceraient à très grande vitesse par rapport à notre ligne de visée. Les
responsables de cette découverte estiment ne pas pouvoir trancher entre les deux
interprétations, aussi extraordinaires l’une que l’autre, mais ils pensent que la première
solution, c’est-à-dire l’existence d’un couple exoplanète-exolune qui se déplacerait librement
dans l’espace, sans être lié gravitationnellement à une étoile, ne peut pas être exclue. La
méthode d’observation utilisée, celle de l’observation de l’amplification apparente du flux
lumineux d’une étoile située à l’arrière-plan lors du passage du couple devant elle, par un effet
de microlentille gravitationnelle, a déjà été utilisée avec succès depuis plus d’une décennie
pour rechercher des exoplanètes ; elle a notamment permis la découverte d’une exoplanète de
quelques masses terrestres, en 2006 (Beaulieu et al., 2006, Nature).
Effet de lentille gravitationnelle
Les rayons lumineux d’une étoile très lointaine, par exemple dans le
centre de notre galaxie, sont déviés par un corps massif (étoile,
planète), proche de la ligne de visée. On observe une amplification
du flux de l’étoile au cours du temps. Si la lentille est composée de
deux corps massifs, il est possible de les détecter tous les deux dans des conditions privilégiées.
© IAP
D’après les mesures obtenues par plusieurs télescopes terrestres lors de l’unique période
d'observation du phénomène, en juin 2011, le rapport de masse entre les deux corps en orbite
l’un autour de l’autre est de près de 2 000, d’où les deux explications envisagées. Dans le cas
présent, le doute persistera, mais les astronomes sont à la recherche d’autres effets de
microlentilles gravitationnelles du même type et ils sont persuadés que la sensibilité de cette
méthode d'observation permettra un jour de détecter des couples d'exoplanètes-exolunes.
© Jean-Philippe Beaulieu