Des scientifiques de Montréal découvrent plusieurs dizaines de nouvelles « planètes » sans étoile

Des astronomes du Planétarium de Montréal et de l’Institut Trottier de Recherche sur les Exoplanètes (IREx) de l’Université de Montréal (UdeM) ont découvert une importante population d’objets similaires à la planète Jupiter errant librement dans l’espace, sans étoile-hôte.

Ces objets, très difficiles à détecter, sont des cibles précieuses pour les étudier en profondeur, par exemple avec le télescope spatial James Webb (JWST), afin de comprendre leur atmosphère. En effet, l’absence d’une étoile-hôte permet de caractériser avec précision les conditions physiques et les nuages présents dans leur atmosphère, à un niveau de détail encore impossible pour les exoplanètes en orbite autour d’une étoile. Rappelons que le préfixe exo dans exoplanète désigne une planète à l’extérieur du Système solaire.

L’équipe scientifique a pu faire cette découverte en effectuant un recensement complet des familles d’étoiles proches du Soleil, jusqu’à une distance de 1500 années-lumière. Ces familles d’étoiles, nées en même temps, se déplacent de façon similaire dans notre Galaxie, la Voie lactée.

En identifiant des objets très froids, seulement visibles avec des caméras infrarouges, qui se déplacent ensemble avec ces familles d’étoiles, l’équipe a pu déterminer leurs propriétés telles que leur température, leur âge et leur masse. En connaissant à la fois leur température et depuis combien de temps ces « planètes » se refroidissent dans l’espace, on peut estimer leur masse, et donc identifier les cibles les plus prometteuses dont la masse est similaire aux planètes géantes gazeuses comme Jupiter. C’est donc leur âge qui a servi de clé pour identifier ces « planètes » errant dans l’espace sans toutefois se trouver en orbite autour d’une étoile, que l’on appelle parfois des planémos.

« Ces objets sont de véritables trésors pour nous. Une fois découvertes, on peut étudier leur atmosphère avec un niveau de détail inégalé, et cela nous permet de mieux comprendre la vaste diversité d’atmosphères planétaires », explique le chercheur principal de l’étude, Jonathan Gagné, membre de l’IREx et professeur associé à l’UdeM.

Que sont les planémos ?

Le terme planémo provient d’une contraction de l’expression anglaise « planetary-mass object » (objet de masse planétaire). Les planémos ont des propriétés très semblables aux exoplanètes, mais sans orbiter autour d’une étoile. On a découvert les premiers très récemment, il y a environ 20 ans, et nous ne disposons pas encore d’une définition officielle. C’est pourquoi ces astres sont parfois aussi appelés « planètes errantes », « planètes isolées » ou même « sous-naines brunes ».

On ne sait pas comment la plupart des planémos se forment, mais les scientifiques suspectent qu’ils peuvent se former directement d’un nuage de gaz froid, comme les étoiles. Il est aussi envisageable que certains aient déjà été en orbite autour d’une étoile, avant d’être éjectés – il n’existe cependant à ce jour aucun exemple clair de ce mécanisme en action, simplement parce que ce serait encore extrêmement difficile à détecter.

Dresser un portrait de l’évolution des exoplanètes

L’étude en question a non seulement détecté de nouveaux planémos, mais a aussi permis de déterminer précisément l’âge d’une centaine d’étoiles qui ont des exoplanètes connues en leur orbite. C’est une augmentation significative dans la population d’exoplanètes dont l’âge est connu avec une telle précision, et cette population servira un peu comme un ensemble de photographies des systèmes planétaires à différents âges, ce qui permettra aux scientifiques de mieux comprendre comment l’activité de leur étoile, leurs orbites et leurs atmosphères évoluent avec le temps.

« D’une certaine façon, nous sommes en train de constituer l’album de famille des exoplanètes proches de nous, conclut Leslie Moranta, co-auteure de l’étude et doctorante à l’IREx/UdeM. Et pour la première fois, nous savons précisément quel âge ont beaucoup d’entre elles. »

Les résultats scientifiques complets sont présentés dans un article accepté pour publication dans The Astrophysical Journal Supplement Series.

Pour plus d’information

• Article scientifique sur arXiv