Découverte d’une centaine de planètes errantes dans la Voie Lactée

Une équipe menée par des scientifiques du Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux a découvert le plus grand groupe de planètes se déplaçant librement dans notre galaxie. Parus dans la revue Nature Astronomy, leurs travaux sont une avancée conséquente vers une meilleure compréhension des origines et des caractéristiques de ces planètes vagabondes.

  • 05/01/2022

Vue d'artiste d'une planète errante © université de Bordeaux Vue d'artiste d'une planète errante © université de Bordeaux

Les planètes errantes sont des objets cosmiques insolites dont la masse est comparable à celle des planètes de notre système solaire, mais qui ne sont pas en orbite autour d'une étoile et se déplacent librement à leur guise. Jusqu'à présent, peu étaient connues, mais l’équipe d'astronomes du projet européen COSMIC DANCEporté par Hervé Bouy, professeur de l’université de Bordeaux au Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (LAB – CNRS et université de Bordeaux) vient de découvrir entre 70 et 170 nouvelles planètes errantes dans la Voie Lactée. Il s'agit du plus grand groupe de planètes errantes jamais découvert, une étape importante vers la compréhension des origines et des caractéristiques de ces mystérieux nomades galactiques.

« Nous ne savions pas à combien de planètes errantes nous attendre et nous sommes ravis d'en avoir trouvé autant », déclare Núria Miret-Roig*, postdoctorante à l'université de Vienne (Autriche) ayant réalisé sa thèse à l’université de Bordeaux au LAB, et première autrice de la nouvelle étude publiée le 22 décembre 2021 dans la revue Nature Astronomy.

Des vagabondes dans la galaxie

Les planètes errantes, qui se cachent loin de toute étoile les éclairant, sont normalement impossibles à photographier. Cependant, Núria Miret-Roig et son équipe ont tiré parti du fait que, dans les quelques millions d'années qui suivent leur formation, ces planètes sont encore suffisamment chaudes pour briller, ce qui les rend directement détectables par les caméras sensibles des grands télescopes. Ils ont trouvé au moins 70 nouvelles planètes errantes de masse comparable à celle de Jupiter dans une région de formation d'étoiles proche de notre Soleil, dans les constellations du Scorpion supérieur et du Serpentaire.

Pour repérer un si grand nombre de planètes errantes, l'équipe a utilisé des données couvrant une période d'environ 20 ans et provenant de plusieurs télescopes au sol et dans l'espace. « Nous avons mesuré les mouvements infimes, les couleurs et les luminosités de dizaines de millions de sources dans une grande région du ciel, explique Núria Miret-Roig. Ces mesures nous ont permis d'identifier de manière sûre les objets les plus faibles de cette région, les planètes errantes ».

Cette image montre une petite région du ciel dans la direction de la constellation du Haut Scorpion. Elle offre une vue rapprochée d'une planète errante récemment découverte, c'est-à-dire une planète qui n'est pas en orbite autour d'une étoile mais qui se déplace librement. La planète nomade est le petit point rouge vif sur l'image. © ESO / Miret-Roig et al.

L'équipe du projet COSMIC DANCE a utilisé les données de plusieurs télescopes de l'Observatoire Européen Austral (ESO) situés au Chili, ainsi que d’autres équipements notamment du NOIRLab de NSF, de l’Observatoire Canada-France-Hawaï, et le télescope Subaru.

« La grande majorité de nos données proviennent des observatoires de l'ESO, qui étaient absolument essentiels pour cette étude. Leur large champ de vision et leur sensibilité unique ont été les clés de notre succès », explique Hervé Bouy. « Nous avons utilisé des dizaines de milliers d'images à grand champ, correspondant à des centaines d'heures d'observations, et littéralement des dizaines de téraoctets de données. »

Plusieurs milliards de planètes sans étoile hôte

L'équipe a également utilisé les données du satellite Gaia de l'Agence Spatiale Européenne, mettant ainsi en exergue le succès de la collaboration entre les télescopes terrestres et spatiaux dans l'exploration et la compréhension de notre Univers.

L'étude suggère qu'il pourrait y avoir beaucoup plus de ces insaisissables planètes sans étoile que nous devons encore découvrir. « Il pourrait y avoir plusieurs milliards de ces planètes géantes flottant librement dans la Voie lactée sans étoile hôte », explique Hervé Bouy.

 

 

En étudiant les planètes solitaires récemment découvertes, les astronomes pourraient trouver des indices sur la façon dont ces objets mystérieux seforment. Certains scientifiques pensent que les planètes solitaires peuvent se former à partir de l'effondrement d'un nuage de gaz trop petit pour entraîner la formation d'une étoile, ou qu'elles ont pu être éjectées de leur système parent. Mais on ignore encore quel mécanisme est le plus probable.

De nouvelles avancées technologiques seront essentielles pour percer le mystère de ces planètes nomades. L'équipe espère continuer à les étudier plus en détail avec le futur Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO, actuellement en construction dans le désert chilien d'Atacama. L'ELT devrait commencer ses observations dans le courant de la décennie. « Ces objets sont extrêmement peu lumineux et les installations actuelles ne permettent guère de les étudier », explique Hervé Bouy. « L'ELT sera absolument crucial pour recueillir davantage d'informations sur la plupart des planètes errantes que nous avons trouvées. »

* Núria Miret-Roig a reçu le Prix de thèse 2021 de l’université de Bordeaux dans la catégorie « Sciences et technologies » pour ses travaux dans le cadre du projet COSMIC DANCE.

Source : communiqué de presse de l'ESO

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Référence bibliographique

Miret-Roig, N., Bouy, H., Raymond, S.N. et al. A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association.

Contact scientifique

Hervé Bouy
Professeur de l’université de Bordeaux au LAB et porteur du projet COSMIC DANCE