La découverte des premières exoplanètes a été un « coup de chance », selon une étude

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Une nouvelle étude, menée par l’Université de Manchester au Royaume-Uni, indique que la découverte historique des trois premières exoplanètes, au début des années 1990, était un coup de chance extrême, et aurait facilement pu ne pas se produire.

Les « exoplanètes », comme vous le savez peut-être déjà, sont des planètes situées en dehors de notre système solaire. Aujourd’hui, nous en avons 5 108 confirmés sur près de 3 800 systèmes. Mais il y a un peu plus de 30 ans, la simple idée de planètes en dehors de notre région n’était imaginée que dans les meilleures productions de science-fiction.

Illustration du système planétaire des pulsars de Lich, avec les exoplanètes Poltergeist, Phobetor et Draugr : les trois ont été découvertes par grand hasard, selon une nouvelle étude

Illustration du système planétaire Pulsar licheavec des exoplanètes esprit frappeur, Phobétor et Draug: les trois ont été découverts par grand hasard, selon une nouvelle étude (Image : Pablo Carlos Budassi/NASA/Reproduction)

Rafraîchissant votre mémoire (ou vous permettant de savoir qui est trop jeune pour s’en souvenir), en janvier 1992, les astronomes Aleksander Wolszczan et Dale Frail ont enregistré les deux premières exoplanètes de l’histoire, la troisième venant en 1994. Respectivement, les trois sont 4,3, 3,9 et 0,2 fois la masse de la Terre, et tous sont de nature rocheuse, comme notre maison.

Les trois sont en orbite autour d’un type rare d’étoile morte appelé « pulsar milliseconde » appelé « B1257+12 » ou, si vous êtes plus intime, « liche», nom donné à une créature puissante et mort-vivante issue de divers folklores.

Et c’est là, dans la recherche sur les exoplanètes, qu’intervient le « coup de chance » : selon l’étude de Manchester, les pulsars ordinaires sont déjà incroyablement rares – 3 320 connus dans la Voie lactée. Parmi ceux-ci, seulement un demi pour cent (0,5%) « ont probablement » des planètes rocheuses en orbite autour d’eux. En chiffres exprimés : sur 3 320 pulsars connus, seuls 16 peut avoir exoplanètes rocheuses près d’eux.

Les pulsars sont essentiellement des étoiles à neutrons qui tournent si vite qu’elles éjectent des faisceaux de rayonnement de leurs pôles. Ces faisceaux passent près de la Terre, donnant l’impression, pour ceux qui les observent d’ici, qu’ils « pulsent » – d’où leur nom. Parmi ceux-ci, il y a des pulsars d’une vitesse si élevée que leurs rotations sont littéralement des millisecondes – et les impulsions se référant à ces rotations ont la même durée.

Les pulsars avec des exoplanètes autour d’eux ne sont pas nécessairement impossibles, mais pour la plupart, ces planètes sont énormes (ou petites et étranges, comme un objet ultra-dense que certains pensent être les restes d’une étoile naine blanche que le pulsar est venu « manger en haut »).

Dans cet esprit, l’équipe dirigée par Iuliana Nitu a cherché à établir un indice de la vulgarité des planètes dans ces conditions. « Il y a exactement 30 ans, les premières exoplanètes étaient découvertes autour d’un pulsar, mais on ne comprend toujours pas comment ces planètes peuvent se former et survivre dans des conditions aussi extrêmes. Découvrir à quel point ils sont courants et à quoi ils ressemblent est une étape cruciale dans cette direction », a-t-elle déclaré.

En établissant des paramètres pour rechercher des planètes avec un minimum de 1% de la masse de la Lune et un maximum de 100 fois la masse de la Terre, avec des périodes orbitales comprises entre 20 jours et 17 ans, l’équipe a déterminé que cela suffirait à détecter les deux exoplanètes originales autour de la Terre Lich – respectivement, esprit frappeur et Phobétor.

En réponse, l’équipe a conclu que les deux tiers des pulsars de cet échantillon auraient peu de chances d’avoir des exoplanètes beaucoup plus lourdes que la Terre, et moins de 0,5 % d’entre eux n’auraient pas la moyenne de masse de Poltergeist et Phobetor. En même temps, des planètes comme Draug (la troisième exoplanète découverte) ne serait pas trouvée 95% du temps.

En termes directs : sur 800 pulsars, seuls 15 ont montré des signaux d’impulsions pouvant être attribués à des exoplanètes dans leurs régions. Cependant, l’équipe pense que le nombre pourrait être encore plus bas, car une grande partie de ces 15 pourrait encore être un « écho » de la magnétosphère du pulsar lui-même (c’est-à-dire un « bruit » provenant des impulsions, brouillant le signal).

Dans cette conclusion, un seul pulsar s’est avéré être un candidat viable pour les relevés d’exoplanètes : PSR J2007+3120.

Autrement dit, seulement un demi pour cent des pulsars connus devraient être capables de présenter des planètes semblables à la Terre, ce qui rend la probabilité de trouver de tels objets assez faible. De plus, les systèmes de pulsars ne dépendent de la masse d’aucune exoplanète, et toute exoplanète autour d’un pulsar aurait une orbite elliptique, et non une circonférence parfaite.

En d’autres termes : quelle que soit la formation de ces systèmes spécifiques, le processus était complètement différent de ce que nous connaissons d’une étoile ordinaire – comme notre système solaire.

L’étude complète a été publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

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