Une vue d'artiste de Chandra, le télescope spatial à rayons X. © Nasa

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Des exoplanètes découvertes hors de notre Galaxie : une grande première !

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Le satellite Chandra aurait permis la première détection solide d'exoplanètes en dehors de la Voie lactée, dans une galaxie distante de 3,8 milliards d'années-lumière. Une observation rendue possible par effet de microlentille gravitationnelle.

Au début du XXe siècle, le modèle de formation du Système solaire par effondrement d'une nébuleuse protosolaire se heurtait à une difficulté : alors que l'essentiel de sa masse se trouve dans notre étoile, le Soleil ne représente qu'une petite fraction du moment cinétique total. Cette contradiction avait conduit à l'abandon de ce modèle au profit de celui qui laissait penser que les planètes se sont formées dans un courant de matière arrachée au Soleil par une étoile passée trop près. Ce scénario avait été avancé notamment, en 1904, par le géologue Thomas Chamberlin et l'astronome Forest Moulton, puis par le physicien James Jeans en 1917. Or, un tel évènement doit être rare, car la distance moyenne entre les étoiles est de plusieurs années-lumière et les collisions très improbables. La conclusion était donc que les systèmes planétaires devaient être très rares.

La théorie de la nébuleuse protosolaire allait cependant être relancée après la seconde guerre mondiale, notamment parce que l'astrophysicien Lyman Spitzer a montré que le courant de matière issue du Soleil dans la théorie de Chamberlin-Moulton était bien trop chaud pour pouvoir se condenser en planètes. Aujourd'hui, plus personne ne doute de son bien-fondé. En ce début de XXIe siècle, nous savons de plus que les systèmes planétaires sont très fréquents dans la Voie lactée. En toute logique, ils devraient l'être dans les autres galaxies où nous observons les mêmes étoiles et les mêmes lois de l'astrophysique.

Une animation montre l'effet sur les images de la voûte céleste du passage d'une planète errante. L'effet de microlentille gravitationnelle provoque une brusque augmentation de luminosité (brightness en anglais) d'une étoile caractéristique. © Animation M. Freeman (University of Auckland, New Zealand)-Nasa/JPL-Caltech/YouTube

Deux astrophysiciens de l'université d'Oklahoma estiment avoir démontré pour la première fois qu'il existe bel et bien des exoplanètes dans au moins une autre galaxie, comme ils l'expliquent dans un article déposé sur arXiv. Pour cela, ils ont mis à contribution le phénomène de microlentille gravitationnelle prévu par la théorie de la relativité générale et qui a déjà permis de découvrir des exoplanètes dans la Voie lactée dans le cadre de l'Optical Gravitational Lensing Experiment (Ogle), un projet d'astronomie polonais basé à l'université de Varsovie, axé principalement sur la découverte de matière noire.

Des milliards d'exoplanètes nomades trahies par des rayons X

Ils annoncent ainsi la découverte, bien que très indirecte, d'un nombre gigantesque d'exoplanètes dont les masses vont de celle de la Lune à celle de Jupiter. Il y en aurait ainsi environ 2.000 pour une étoile de la séquence principale dans une galaxie distante de 3,8 milliards d'années-lumière. Celle-ci est responsable d'un fort effet de lentille gravitationnelle sur le quasar du nom de RXJ1131-1231 qui, lui, est situé à environ 6 milliards d'années-lumière.

Ce chiffre a de quoi surprendre mais il n'indique en fait nullement la présence d'un très grand nombre d'exoplanètes autour des étoiles de cette galaxie. Il s'agit en effet de l'estimation du nombre d'exoplanètes nomades. N'ont en fait été détectés que des effets de microlentilles concernant des raies d'un isotope du fer, et que l'on peut détecter dans le domaine des rayons X à l'aide du télescope Chandra de la Nasa. Ces raies proviennent d'atomes qui sont très près de l'horizon des évènements du trou noir supermassif à l'origine du quasar RXJ1131-1231, bien que les exoplanètes qui produisent l'effet de microlentille gravitationnelle soient elles bien plus proches de nous car situées dans la galaxie qui s'interpose entre le quasar et la Voie lactée.

Les quelques évènements détectés ont suffi pour obtenir une statistique du nombre d'exoplanètes nomades, tout comme ce fut le cas dans notre Galaxie. On doit donc en déduire que le nombre d'exoplanètes en orbite autour d'étoiles doit lui aussi être élevé ce qui, bien évidemment, laisse songeur quant à la possibilité que la vie soit elle-même un phénomène répandu dans le cosmos. Attendons quand même d'avoir des preuves de cette hypothèse dans la Voie lactée avant de la prendre un peu plus au sérieux.

  • En utilisant l'effet de lentille gravitationnelle produit sur une région aux abords d'un trou noir supermassif, deux astronomes auraient mis en évidence la présence d'exoplanètes nomades dans une galaxie située à 3,8 milliards d'années-lumière. Elles seraient là aussi très nombreuses.
  • Il s'agit de la première détection, sans doute solide, d'exoplanètes en dehors de la Voie lactée.
Pour en savoir plus

La première exoplanète extragalactique ?

Article de Jean Etienne, publié le 12/06/2009

Un astronome italien, Gabriele Ingrosso, affirme avoir détecté une planète... dans la galaxie d'Andromède. Sa méthode ? Une microlentille gravitationnelle, un cadeau de la nature qui augmente brièvement la luminosité apparente d'une étoile lorsqu'un corps passe devant elle.

Le professeur Gabriele Ingrosso, du Theoretical Astrophysics Group (université de Salento, Italie), a entrepris l'étude d'étoiles individuelles dans la galaxie d'Andromède, située à environ 2,5 millions d'années-lumière de nous, en s'aidant des microlentilles gravitationnelles. Ce phénomène, prédit par la relativité générale, provoque une déviation des rayons lumineux autour d'un objet massif. Celui-ci se comporte comme une lentille et un objet situé derrière lui, sur la ligne de visée, peut alors apparaître. Une galaxie ou un amas de galaxies peuvent ainsi jouer ce rôle et créer des images (déformées) d'objets plus lointains. Une étoile et même une planète peuvent aussi provoquer le même effet mais il reste très ténu car leur masse est beaucoup plus faible. On peut cependant espérer observer une petite augmentation de luminosité d'une étoile si un corps suffisamment massif passe devant elle. C'est ce que l'on appelle une microlentille gravitationnelle.

Un résultat à confirmer

C'est un événement de ce genre qu'a repéré l'équipe de Gabriele Ingrosso. Au cours d'une de leurs observations, la lumière d'une des étoiles a soudain subi une variation que les astronomes attribuent au passage d'un compagnon orbital. Une nouvelle analyse, effectuée par la même équipe, a attribué à cet objet une masse d'environ 6,34 fois celle de Jupiter, ce qui la situe dans le domaine des naines brunes, mais correspond aussi à une planète de type « Jupiter chaud ».

Vient-on d'observer la première planète extragalactique ? Que la nature de cet astre soit confirmée ou non n'enlève rien au mérite des astronomes, qui démontrent qu'il est désormais possible de partir à la chasse aux exoplanètes dans d'autres galaxies. Jusqu'à présent, 353 planètes extrasolaires ont été découvertes, dont 8 par la méthode de la microlentille gravitationnelle.

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