Si un système solaire est une famille, puis certaines planètes quittent leur maison plus tôt, qu'elles le veuillent ou non. Une fois qu'ils ont quitté l'étreinte gravitationnelle de leur famille, ils sont à peu près destinés à dériver à travers l'espace interstellaire pour toujours, non lié à aucune étoile.

Les astronomes aiment appeler ces vagabonds des "planètes voyous, " et ils s'améliorent pour les trouver. Une équipe d'astronomes a trouvé l'un de ces voleurs à la dérive qui a à peu près la même masse que Mars ou la Terre.

Trouver quelque chose dans l'espace lointain qui n'émet aucune lumière par lui-même est extrêmement difficile. Mais deux organisations font exactement cela. Il s'agit de la collaboration Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) et de la collaboration Korean Microlensing Telescope Network (KMTN).

Maintenant, une équipe de scientifiques des deux groupes a annoncé la découverte d'une planète voyou de faible masse. Il n'y a pas d'étoiles près d'elle, et sa distance de la Terre n'est pas confirmée. L'équipe affirme que cela prouve que la technique de microlentille est efficace pour trouver des planètes de masse terrestre qui flottent librement dans l'espace.

L'article présentant cette découverte s'intitule « Un candidat planète voyou de masse terrestre détecté dans l'événement de microlentille à l'échelle la plus courte. » Il y a 30 auteurs répertoriés comme contributeurs pour ce travail, et l'auteur principal est Przemek Mróz, un chercheur postdoctoral en astronomie à Caltech. Le document est disponible sur le site de pré-presse arxiv.org.

Les astronomes pensent que dans les premiers jours d'un système solaire, certaines planètes de faible masse seront éjectées de l'emprise gravitationnelle de l'étoile. Les choses peuvent être chaotiques au début, et les interactions gravitationnelles entre l'étoile et toutes les planètes peuvent parfois envoyer de petites planètes dans l'espace pour se débrouiller toutes seules. "Selon les théories de la formation des planètes, comme la théorie de l'accrétion du noyau, les masses typiques des planètes éjectées doivent être comprises entre 0,3 et 1,0 masse terrestre, " écrivent les auteurs.

Trouver ces corps minuscules dans la vaste obscurité de l'espace nécessite une approche innovante :la lentille gravitationnelle.

La lentille gravitationnelle nécessite deux choses :une source lumineuse distante, généralement une étoile, et un objet plus proche avec une masse suffisante pour agir comme une lentille et pour courber la lumière de la source lumineuse. Dans ce cas, la planète de faible masse agit comme la lentille. Et selon combien la lumière de l'étoile lointaine est affectée par l'objet au premier plan, les astronomes peuvent en apprendre beaucoup.

Un objet relativement petit comme une planète de faible masse ne courbe pas beaucoup de lumière, et pas trop longtemps, Soit. Dans leur papier, disent les auteurs, "Les événements de microlentille dus aux planètes voyous de masse terrestre devraient avoir des rayons angulaires d'Einstein extrêmement petits (0,1 µas) et des échelles de temps extrêmement courtes (0,1 jour)." Selon les auteurs, il s'agit de la "microlentille à courte durée la plus extrême découverte à ce jour".

Au cours des deux dernières décennies, la connaissance des exoplanètes a explosé. Nous en connaissons maintenant des milliers, et nous nous attendons à ce que presque toutes les étoiles hébergent des planètes. Toutes ces connaissances ont conduit à des théories et des modèles actualisés de la formation des planètes et du système solaire. Et ces modèles montrent qu'il devrait y avoir beaucoup de planètes voyous qui ont été éjectées de leurs systèmes.

Les travaux théoriques montrent qu'il pourrait y avoir des milliards, voire des milliards, de planètes flottantes dans la Voie lactée. Dans leur travail, les auteurs énumèrent les façons dont ces planètes peuvent devenir orphelines :diffusion planète-planète; interactions dynamiques entre les planètes géantes qui conduisent à une perturbation orbitale de plus petites, Planètes intérieures; interactions entre les étoiles dans les systèmes binaires ou trinaires et les amas d'étoiles; survols stellaires; et l'évolution de l'étoile hôte après la séquence principale.

La microlentille offre une méthode pour trouver ces petites planètes voyous. Mais c'est difficile. Ce n'est pas leur obscurité qui est le problème. C'est que les événements de microlentille pour des corps aussi petits sont sur une échelle de temps très courte en raison de leur taille. La planète nouvellement découverte, qui a été nommé " OGLE-2016-BLG-1928, " a été découvert lors d'un événement de microlentille qui n'a duré que 41,5 minutes. Ce n'est pas beaucoup de temps pour recueillir des données détaillées.

Seules quatre autres petites planètes voyous comme celle-ci ont été trouvées auparavant, chacun dans un événement de micro-lentille à court terme. Ensemble, ces événements fournissent "des preuves solides d'une population de planètes voyous dans la Voie lactée, " écrivent les auteurs.

Les chercheurs ont rencontré de nombreuses difficultés non seulement pour détecter cet événement, mais en déterminant que c'était le cas, En effet, une planète.

"Comme dans le cas d'autres événements de microlentille à courte durée, on ne peut exclure la présence d'un lointain compagnon stellaire, " écrivent-ils. Ils ont pu exclure tout compagnon stellaire à une distance de seulement 8 UA. Mais de nombreuses planètes orbitent autour de leurs étoiles à des distances beaucoup plus grandes que cela.

Cette planète a également été trouvée "... à la limite des limites actuelles de détection d'événements de microlentilles à court terme, " dit l'article. Les auteurs disent que cela souligne la difficulté de rechercher de tels événements. L'événement a été détecté avec relativement peu de points de données, aussi :seulement 15. (11 provenaient d'OGLE et quatre de KMTN.)

Le petit nombre de points de données dans la détection signifie que la "partie décroissante de la courbe de lumière n'est pas entièrement couverte par les observations". Ce manque de données signifie qu'il existe une certaine incertitude quant à la nature de l'événement de microlentille, et une certaine incertitude quant au fait qu'il s'agit en fait d'une planète. Une partie de cette incertitude provient de l'étoile de fond elle-même.

"L'étoile source est située dans la branche géante rouge dans le diagramme couleur-amplitude, et certains géants sont connus pour produire des éruptions stellaires, " écrivent les auteurs. Pourraient-ils exclure de manière concluante les éruptions stellaires comme cause de l'événement, plutôt qu'une planète voyou ? "... les propriétés de l'événement (sa durée, amplitude, et la forme de la courbe de lumière) ne correspondent pas à celles des étoiles flamboyantes." concluent-ils.

Mais même avec les incertitudes, cette découverte est toujours importante. "Ainsi, l'objectif est l'un des meilleurs candidats pour une planète voyou de masse terrestre détectée à ce jour, " écrivent-ils. Même si leur mesure de masse pour l'objet est quelque peu ambivalente, les autres propriétés de l'événement sont "... compatibles avec le fait que la lentille est un objet sous la masse terrestre sans compagnon stellaire jusqu'à la distance projetée d'environ 8 ua de la planète."

Les planètes voyous ont un potentiel presque nul pour héberger la vie, ils peuvent donc ne pas devenir un domaine d'étude important comme la recherche d'exoplanètes. Mais ils sont toujours intrigants, et comme tout le reste, ils détiennent des indices sur le fonctionnement de la nature.

À l'avenir, le télescope spatial romain Nancy Grace aidera à la recherche de planètes voyous. Il a beaucoup dans son assiette pour sa mission, y compris d'énormes problèmes comme l'énergie noire, et quelques tâches très attendues comme l'imagerie des exoplanètes et l'obtention des spectres de leurs atmosphères.

Mais une partie de son travail consiste également à trouver des planètes voyous flottantes aussi petites que Mars. Le télescope spatial ultra-puissant mènera une vaste étude de microlentilles pour trouver plus de ces planètes. Ses découvertes nous aideront à mieux comprendre comment notre propre système solaire se compare aux autres.

"Alors que notre vision de l'univers s'est élargie, nous avons réalisé que notre système solaire peut être inhabituel, " a déclaré Samson Johnson, un étudiant diplômé de l'Ohio State University à Columbus, dans un communiqué de presse. "Roman nous aidera à en apprendre davantage sur la façon dont nous nous intégrons dans le schéma cosmique des choses en étudiant les planètes voyous."