Les astronomes à la recherche de planètes extérieures à notre système solaire n'arrêtent pas de les trouver dans les endroits les plus reculés. Il y a des Jupiters en ébullition qui embrassent leurs étoiles, des mondes rocheux comme la Terre qui tournent autour de plusieurs soleils et même des planètes voyous qui naviguent sans limite dans la galaxie.
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Maintenant, des astronomes utilisant une loupe gravitationnelle ont découvert une planète semblable à Vénus qui gravit autour d'une "étoile ratée" - un nain brun énorme mais incroyablement sombre. Ce jumelage rarement vu offre des indices sur la façon dont les planètes et les lunes se forment, ce qui peut aider à la recherche de mondes habitables, qu’il s’agisse de planètes semblables à la Terre ou de lunes propices à la vie.
"Je ne dirais pas que cela prouve quoi que ce soit, mais c'est le premier indice qu'il pourrait exister une universalité dans la formation des compagnons à toutes ces échelles", a déclaré Andrew Gould, de l'Ohio State University, faisant partie de l'équipe Journal astrophysique .
Les étoiles se forment lorsque la gravité rassemble des nuages froids de gaz et de poussière, et les nouvelles étoiles naissent alors entourées de disques en rotation de restes de matériau. Des poches denses à l’intérieur de ces disques s’unissent pour former des planètes. De même, on pense que les plus grandes lunes de Jupiter se sont formées à partir d'un disque de matériau dit circumplanétaire autour du géant gazier naissant.
Mais les naines brunes occupent une niche entre les étoiles et les planètes: elles sont juste assez grandes pour avoir commencé le processus de fusion, mais trop petites pour continuer comme des étoiles plus grandes. Curieusement, le monde semblable à Vénus et sa naine brune ont un rapport de masse similaire à celui de Jupiter et de ses plus grandes lunes, ainsi qu’au soleil et aux planètes glacées extérieures. Cela suggère que tous ces objets peuvent s'être formés via un mécanisme similaire, mais à des échelles différentes.
"Si cet objet a été formé de la même façon que les lunes de Jupiter, cela signifie que le processus de formation de lunes à partir d'un disque circumplanétaire tel que les satellites galiléens est universel", déclare David Kipping de l'Université Columbia.
Dans ce cas, la nouvelle exo-Vénus constitue un pont entre les planètes et les lunes. Si son hôte nain brun était juste un peu plus petit, l'étoile serait vraiment considérée comme une planète et le nouveau corps serait décrit comme un exomoon.
Selon Kipping, le nouveau système impose une limite supérieure à la taille d’une lune par rapport à l’objet qu’elle orbite. Alors que de grands corps peuvent être capturés, une planète de la taille de Jupiter n'aurait pas assez de poids gravitationnel pour engendrer un monde de la taille de la Terre dans son disque circumplanétaire. Construire une lune de la taille de la Terre ou de Vénus nécessite à la place un hôte aussi gros qu'un nain brun, dit-il.
Il est important de déterminer ces limites, car les exomoons intéressent beaucoup les astronomes à la recherche de mondes habitables. Bien que les grandes lunes de notre système solaire se trouvent trop loin du soleil pour retenir de l'eau à leur surface, elles sont parmi les endroits les plus prometteurs pour la recherche de la vie extraterrestre, car beaucoup se vantent d'avoir des océans sous la surface.
Et les astronomes pensent que les grands exomons en orbite autour de géantes gazeuses lointaines pourraient héberger des eaux de surface s’ils tournent assez près de leurs étoiles. Même si aucun exoona n'a encore été découvert, des instruments tels que le télescope Kepler de la NASA les recherchent avec impatience.
Alors, cette planète semblable à Vénus pourrait-elle accueillir la vie? Probablement pas, dit Gould. En l'absence de chaleur induite par la fusion dans leur cœur, les naines brunes sont incroyablement sombres et cette planète est probablement trop éloignée de son étoile pour être assez chaude pour être habitée. Malheureusement, la méthode utilisée pour trouver la planète sombre autour d'une étoile faible présente des difficultés pour une étude plus approfondie.
Pour trouver la planète semblable à Vénus, les scientifiques ont utilisé une technique de chasse aux planètes appelée microlentille, qui repose sur la lumière d’une étoile située derrière le nain brun. Lorsque l'étoile d'arrière-plan brille, la gravité du nain brun fléchit et grossit sa lumière de manière à ce que les scientifiques puissent identifier non seulement l'étoile extrêmement faible, mais également sa planète en orbite.
La microlentille est une version réduite du même effet, la lentille gravitationnelle, qui plie et magnifie la lumière des galaxies lointaines. Ici, Hubble aperçoit une galaxie rouge qui déforme la lumière d’une galaxie bleue en arrière-plan. (ESA / Hubble & NASA) "Il est extrêmement difficile - bien que probablement pas impossible - de voir les planètes autour des naines brunes par une technique autre que la microlentille", explique Gould. "Dans le cas d'un nain brun, même s'il n'émet que peu ou pas de lumière, [la microlentille] peut toujours trahir sa présence."
Mais comme la microlentille repose sur l'alignement précis du système avec une étoile en arrière-plan, les chercheurs ne peuvent plus étudier facilement ces mondes. Ils ne peuvent donc pas déterminer d'attributs tels que l'atmosphère de la planète, ce qui aiderait à caractériser son habitabilité.
Selon M. Gould, le plus gros défi de la microlentille consiste à extraire des détails importants. Le signal englobe toutes les informations sur la masse, la distance et la vitesse de l'étoile cible (et de tous les mondes en orbite) par rapport à l'étoile de fond. Mais souvent, les astronomes ne disposent pas de suffisamment de données pour les distinguer - c'est un peu comme si je vous donnais la superficie en pieds carrés de ma maison et vous demandais de déterminer sa longueur, sa largeur et le nombre d'étages.
Les systèmes binaires, où deux étoiles sont bloquées sur une orbite mutuelle, contiennent presque toujours une information supplémentaire qui aide les astronomes à obtenir la masse de toutes les planètes en orbite. De plus, ce nouveau système est environ dix fois plus proche de la Terre que la plupart des systèmes à microlentilles connus jusqu'à présent, ce qui facilite les variations de son signal - et finalement de la masse de la planète -.
D'après des preuves statistiques, Gould indique que les planètes rocheuses entourant des paires stellaires de faible masse comme celle-ci sont probablement assez communes, suffisamment pour que chaque étoile d'un système similaire puisse se vanter d'un monde terrestre. Une petite partie de celles que nous trouverons à l’avenir pourraient bien être suffisamment chaudes pour contenir de l’eau liquide à la surface. À mesure que les enquêtes de microlentille s’amélioreront et que les efforts dans l’espace se poursuivront, il faudra identifier davantage de ces mondes.
"Nous pensons que nous ne faisons qu'effleurer la surface de ce que la microlentille peut nous apprendre sur les systèmes auxquels les gens ne pensent même pas vraiment pour le moment", déclare Gould. "Nous envisageons à l'avenir davantage de détections de microlentilles."
