Notre système solaire serait peu commun...
PartagerPeut-on estimer le nombre de systèmes planétaires similaires au système solaire dans la Galaxie ? Oui, selon un groupe de chasseurs d’exoplanètes utilisant l’effet de micro-lentille gravitationnelle. Résultat : pas plus de 15% des étoiles de la Voie lactée.
Plus de 400 exoplanètes ont été découvertes dans notre Galaxie depuis 1995. Dans leur majorité, ces découvertes ont été réalisées à l'aide de deux méthodes :
Les astrobiologistes connaissent cependant d’autres méthodes. L’une fait intervenir une prédiction de la théorie de la relativité générale d’Einstein, l’effet de lentille gravitationnelle.
Une distribution d’énergie-impulsion, et donc en particulier de masse, courbe l’espace-temps ce qui à son tour modifie le mouvement d’une autre distribution d’énergie-impulsion, ce qui se traduit par l’existence de la force de gravitation. Une masse comme une planète ou une étoile dévie donc non seulement la matière mais aussi la lumière puisque, dans les deux cas, il s'agit d’énergie. Ainsi, l’espace-temps autour d’un corps céleste se comporte un peu comme un milieu optique doté d’un indice et il peut se produire des effets de lentilles. Les rayons lumineux sont alors déviés. Ils peuvent même être focalisés, provoquant une augmentation de la luminosité d’une étoile ou d’une planète lorsqu’un autre corps céleste coupe la ligne d’observation entre l’objet observé et un instrument sur Terre. C’est donc un moyen de détecter un corps céleste massif, en particulier lorsqu’il ne rayonne pas (ou presque) comme un trou noir.
Pour cette raison, cette méthode avait d’abord été utilisée pour tenter d’évaluer la proportion de corps célestes massifs mais non lumineux (ou peu) qui pouvaient se trouver dans le halo de la Galaxie et rendre compte de la matière noire. On les désigne par le terme de Macho , acronyme en anglais de Massive Astronomical Compact Halo Object. Ainsi, on pouvait postuler l'existence, plutôt que d'un gaz ténu de particules non baryoniques, d'une population importante de trous noirs, ou, mieux, de naines brunes très peu lumineuses. Sans écarter la présence de ces Macho, les observations montrent qu’ils ne peuvent représenter la majorité de la matière noire dans le halo de la Voie lactée.
Des planètes géantes, comme les Jupiter chauds découverts depuis 15 ans, ne sont pas très éloignées en masse des naines brunes et la méthode consistant à rechercher des effets de micro-lentilles gravitationnelles pouvait donc permettre de les détecter. Il suffisait de chercher de brusques augmentations de la luminosité d’une étoile possédant les caractéristiques d’un effet de lentille à l’occasion du transit d’une géante gazeuse. Effectivement, quelques exoplanètes furent découvertes de cette façon.
Quelques-uns des exosystèmes découverts. Ils ne ressemblent pas au nôtre mais il existe un biais puisque avec les deux méthodes principales de détection, les géantes gazeuses proches de leur étoile sont les plus faciles à repérer, comme on le voit sur l'axe indiquant la distance à l'étoile centrale en unités astronomiques (il s'agit en fait du demi grand axe de l'orbite elliptique noté a). Cet effet de micro-lentille n'a permis jusqu'à présent de découvrir que dix exoplanètes seulement mais il permet de détecter des géantes sur des orbites éloignées, similaires à celles de Jupiter et Saturne. Crédit : Ohio State University
L'effet de micro-lentille dû aux planètes signale les exosystèmes solaires
Remarquablement, il semblerait que cette méthode puisse donner des renseignements sur la population de systèmes planétaires dans la Galaxie comportant, comme le nôtre, des planètes internes telluriques suivies de planètes externes constituées de géantes gazeuses de masses similaires à celles de Jupiter et Saturne.
Il ne s’agit pas d’une estimation du nombre de systèmes planétaires mais bien du nombre de ceux qui ressemblent à notre système solaire. Si l’apparition de la vie devait être étroitement liée à des configurations de ce type, on comprend à quel point l’estimation de cette proportion intéresse potentiellement l’exobiologiste.
On sait déjà qu’il existe des systèmes planétaires comprenant plusieurs planètes et, pour le moment, le moins que l’on puisse dire est qu’en général, ils ne ressemblent pas à notre propre système. Des simulations numériques montrent aussi que l’apparition d’un système comme le nôtre ne devrait pas être la généralité.
Les mêmes exosystèmes planétaires. Ici, la bande bleu clair montre la zone d'habitabilité et la bande bleu foncé la zone à partir de laquelle des glaces d'eau, de méthane et d'ammoniac deviennent possibles. Crédit : Ohio State University
Récemment, Andrew Gould, professeur d’astrophysique à Ohio State University, s’est rendu compte que dans la thèse d’un de ses collègues, Scott Gaudi, se trouvaient les éléments d’une méthode permettant d’estimer, à l’aide de l’effet de micro-lentille gravitationnelle, le nombre de ces « exosystèmes solaires », si l'on nomme ainsi les systèmes planétaires ressemblant au nôtre. Il suffisait de réaliser une analyse statistique convenable des données patiemment accumulées depuis dix ans par le programme du Microlensing Follow-Up Network (MicroFun).
Or, en 2006, MicroFun avait effectivement détecté un exosystème solaire. D’après les analyses des chercheurs, si chaque étoile de la Galaxie était entourée d’un système ressemblant au nôtre, 6 aurait dû être découverts par MicroFun depuis cette date. Ce n’est pas le cas et on doit donc en conclure qu’au maximum 15% des exosystèmes planétaires sont de type solaire.
Ce nombre peut paraître faible mais il est en réalité gigantesque. La Voie lactée contient en effet plusieurs centaines de milliards d’étoiles. Même si 1% d’entre elles possèdent un exosystème solaire, il existerait donc un bon milliard de systèmes ressemblant au nôtre dans la Galaxie.
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