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    Découvrir des exoplanètes avec des ondes gravitationnelles

    Représentation artistique des ondes gravitationnelles produites par un système compact de naines blanches binaires avec un compagnon planétaire de masse jovienne. Crédit :Simonluca Définis

    Dans un article récent de Astronomie de la nature , des chercheurs de l'Institut Max Planck de Physique Gravitationnelle (Institut Albert Einstein/AEI) à Potsdam et du Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) de Saclay, Paris suggère comment l'observatoire spatial des ondes gravitationnelles LISA peut détecter des exoplanètes en orbite autour de naines blanches binaires partout dans la Voie lactée et dans les nuages ​​de Magellan à proximité. Cette nouvelle méthode surmontera certaines limites des techniques de détection électromagnétiques actuelles et pourrait permettre à LISA de détecter des planètes jusqu'à 50 masses terrestres.

    Au cours des deux dernières décennies, la connaissance des exoplanètes a considérablement augmenté, et plus de 4000 planètes en orbite autour d'une grande variété d'étoiles ont été découvertes. Jusqu'à maintenant, les techniques utilisées pour trouver et caractériser ces systèmes sont basées sur le rayonnement électromagnétique et sont limitées au voisinage solaire et à certaines parties de la galaxie.

    Dans un article récent publié dans Astronomie de la nature , Dr Nicola Tamanini, chercheur à l'AEI de Potsdam et sa collègue Dr. Camilla Danielski, chercheur au CEA/Saclay (Paris) montrent comment ces limitations peuvent être surmontées par l'astronomie des ondes gravitationnelles. "Nous proposons une méthode qui utilise des ondes gravitationnelles pour trouver des exoplanètes qui orbitent autour d'étoiles naines blanches binaires, " dit Nicola Tamanini. Les naines blanches sont de très anciennes et de petits vestiges d'étoiles autrefois semblables au soleil. " LISA mesurera les ondes gravitationnelles de milliers de binaires de naines blanches. Quand une planète est en orbite autour d'une telle paire de naines blanches, le modèle d'ondes gravitationnelles observé sera différent de celui d'un binaire sans planète. Ce changement caractéristique des formes d'ondes gravitationnelles nous permettra de découvrir des exoplanètes. »

    La nouvelle méthode exploite la modulation par décalage Doppler du signal d'onde gravitationnelle provoquée par l'attraction gravitationnelle de la planète sur le binaire naine blanche. Cette technique est l'analogue des ondes gravitationnelles de la méthode de la vitesse radiale, une technique bien connue utilisée pour trouver des exoplanètes avec des télescopes électromagnétiques standard. L'avantage, cependant, des ondes gravitationnelles est qu'elles ne sont pas affectées par l'activité stellaire, ce qui peut entraver les découvertes électromagnétiques.

    Dans leur papier, Tamanini et Danielski montrent que la prochaine mission de l'ESA LISA (Laser Interferometer Space Antenna), lancement prévu en 2034, peut détecter les exoplanètes de la masse de Jupiter autour des binaires naines blanches partout dans la galaxie, surmonter les limitations de distance des télescopes électromagnétiques. Par ailleurs, ils soulignent que LISA aura le potentiel de détecter ces exoplanètes également dans les galaxies proches, menant probablement à la découverte de la première exoplanète liée extragalactique.

    "LISA va cibler une population d'exoplanètes encore totalement non sondée, " explique Tamanini. " D'un point de vue théorique, rien n'empêche la présence d'exoplanètes autour de naines blanches binaires compactes. " Si ces systèmes existent et sont trouvés par LISA, les scientifiques obtiendront de nouvelles données pour développer davantage la théorie de l'évolution planétaire. Ils comprendront mieux les conditions dans lesquelles une planète peut survivre à la ou aux phases stellaires de géante rouge et testeront également l'existence d'une deuxième génération de planètes, c'est à dire., planètes qui se forment après la phase de géante rouge. D'autre part, si LISA ne détecte pas les exoplanètes en orbite autour des binaires naines blanches, les scientifiques pourront fixer des contraintes sur l'étape finale de l'évolution planétaire dans la Voie lactée.


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