Cette illustration représente une naine brune nouvellement découverte, un objet qui pèse quelque part entre la planète la plus massive de notre système solaire (Jupiter) et l'étoile la moins massive connue. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Dans une collaboration inédite, Les télescopes spatiaux Spitzer et Swift de la NASA ont uni leurs forces pour observer un événement de microlentille, lorsqu'une étoile lointaine s'éclaire en raison du champ gravitationnel d'au moins un objet cosmique au premier plan. Cette technique est utile pour trouver des corps de faible masse en orbite autour d'étoiles, comme les planètes. Dans ce cas, les observations ont révélé une naine brune.
On pense que les naines brunes sont le chaînon manquant entre les planètes et les étoiles, avec des masses jusqu'à 80 fois celles de Jupiter. Mais leurs centres ne sont pas assez chauds ou denses pour générer de l'énergie par fusion nucléaire comme le font les étoiles. Avec curiosité, les scientifiques ont découvert que, pour des étoiles à peu près la masse de notre soleil, moins de 1% ont une naine brune en orbite à moins de 3 UA (1 UA est la distance entre la Terre et le soleil). Ce phénomène est appelé le "désert nain brun".
La naine brune nouvellement découverte, qui orbite autour d'une étoile hôte, peut habiter ce désert. Spitzer et Swift ont observé l'événement de microlentille après avoir été avertis par des enquêtes de microlentille au sol, y compris l'expérience de lentille gravitationnelle optique (OGLE). La découverte de cette naine brune, avec le nom lourd OGLE-2015-BLG-1319, marque la première fois que deux télescopes spatiaux collaborent pour observer un événement de microlentille.
"Nous voulons comprendre comment les naines brunes se forment autour des étoiles, et pourquoi il y a un écart dans l'endroit où ils se trouvent par rapport à leurs étoiles hôtes, " a déclaré Yossi Shvartzvald, un boursier postdoctoral de la NASA basé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie, et auteur principal d'une étude publiée dans le Journal d'astrophysique . "Il est possible que le 'désert' ne soit pas aussi sec qu'on le pense."
Qu'est-ce que la microlentille ?
Dans un événement de microlentille, une étoile source de fond sert de lampe de poche à l'observateur. Lorsqu'un objet massif passe devant l'étoile d'arrière-plan le long de la ligne de mire, l'étoile d'arrière-plan s'éclaircit parce que l'objet de premier plan dévie et concentre la lumière de l'étoile source d'arrière-plan. Selon la masse et l'alignement de l'objet intermédiaire, l'étoile d'arrière-plan peut apparaître brièvement des milliers de fois plus lumineuse.
Une façon de mieux comprendre les propriétés du système de lentille est d'observer l'événement de microlentille à partir de plusieurs points de vue. En ayant plusieurs télescopes pour enregistrer l'éclaircissement de l'étoile en arrière-plan, les scientifiques peuvent profiter de la "parallaxe, " la différence apparente de position d'un objet vu de deux points dans l'espace. Lorsque vous tenez votre pouce devant votre nez et fermez votre œil gauche, puis ouvrez-le et fermez votre œil droit, votre pouce semble se déplacer dans l'espace, mais il reste en place avec les deux yeux ouverts. Dans le cadre de la microlentille, l'observation du même événement à partir de deux ou plusieurs emplacements très éloignés entraînera des schémas de grossissement différents.
Deux télescopes spatiaux se sont associés à des observatoires au sol pour observer un événement de microlentille causé par une naine brune. Crédit :NASA/JPL-Caltech
"Chaque fois que vous avez plusieurs emplacements d'observation, comme la Terre et un, ou dans ce cas, deux télescopes spatiaux, c'est comme avoir plusieurs yeux pour voir à quelle distance se trouve quelque chose, " a déclaré Shvartzvald. " À partir de modèles sur le fonctionnement de la microlentille, nous pouvons ensuite l'utiliser pour calculer la relation entre la masse de l'objet et sa distance."
La nouvelle étude
Spitzer a observé le système binaire contenant la naine brune en juillet 2015, au cours des deux dernières semaines de la campagne de microlentilles du télescope spatial pour cette année-là.
Alors que Spitzer est à plus de 1 UA de la Terre dans une orbite terrestre autour du soleil, Swift est sur une orbite terrestre basse encerclant notre planète. Swift a également vu le système binaire fin juin 2015 grâce à la microlentille, représentant la première fois que ce télescope a observé un événement de microlentille. Mais Swift n'est pas assez loin des télescopes au sol pour avoir une vue très différente de cet événement particulier, donc aucune parallaxe n'a été mesurée entre les deux. Cela donne aux scientifiques un aperçu des limites des capacités du télescope pour certains types d'objets et de distances.
"Nos simulations suggèrent que Swift pourrait mesurer cette parallaxe à proximité, objets moins massifs, y compris les «planètes flottantes, ' qui ne gravitent pas autour des étoiles, " a déclaré Shvartzvald.
En combinant les données de ces télescopes spatiaux et terrestres, les chercheurs ont déterminé que la naine brune nouvellement découverte se situe entre 30 et 65 masses de Jupiter. Ils ont également constaté que la naine brune orbite autour d'une naine K, un type d'étoile qui a tendance à avoir environ la moitié de la masse du soleil. Les chercheurs ont trouvé deux distances possibles entre la naine brune et son étoile hôte, sur la base des données disponibles :0,25 UA et 45 UA. La distance de 0,25 UA placerait ce système dans le désert de la naine brune.
"À l'avenir, nous espérons avoir plus d'observations d'événements de microlentille à partir de plusieurs perspectives de visualisation, nous permettant de sonder davantage les caractéristiques des naines brunes et des systèmes planétaires, " a déclaré Geoffrey Bryden, Scientifique du JPL et co-auteur de l'étude.
