Plus d’une planète par étoile dans la Voie Lactée

Cette vue d’artiste illustre qu’en moyenne, il existe au moins une planète par étoile dans notre galaxie, la Voie Lactée, et que les planètes de faible masse (bleutées) sont plus nombreuses que les planètes géantes gazeuses (orangées). C’est la conclusion à laquelle est parvenue une étude statistique basée sur six ans d’observation de microlentilles gravitationnelles.

Une planète au moins par étoile : c’est le résultat auquel est parvenue une étude présentée par une collaboration internationale d’astronomes. L’analyse statistique, menée par un chercheur de l’Institut d’Astrophysique de Paris (1), a mis en oeuvre une méthode d’observation basée sur l’effet de microlentille gravitationnelle pour mesurer l’abondance des planètes extrasolaires. A partir de six ans d’observations, durant lesquelles plusieurs millions d’étoiles de la Voie Lactée ont été traquées pour détecter plus de trois mille effets de microlentille, les chercheurs ont établi que le nombre de planètes gravitant autour d’autres étoiles que le Soleil était au moins égal au nombre d’étoiles. Les planètes de faible masse (super-Terres et Neptunes, entre 5 et 30 fois la masse de la Terre) seraient également environ sept fois plus abondantes que les planètes géantes de type Jupiter (318 fois la Terre). Ce résultat laisse espérer que de nombreuses planètes cousines de la Terre pourraient exister en nombre et être découvertes dans les années à venir. Cette étude est publiée dans la revue Nature du 12 Janvier 2012.

Légende de l’image :

Cette vue d’artiste illustre qu’en moyenne, il existe au moins une planète par étoile dans notre galaxie, la Voie Lactée, et que les planètes de faible masse (bleutées) sont plus nombreuses que les planètes géantes gazeuses (orangées). C’est la conclusion à laquelle est parvenue une étude statistique basée sur six ans d’observation de microlentilles gravitationnelles.

Crédit de l’image : ESO/M. Kornmesser

En un peu plus de 16 ans de recherche, les astronomes sont parvenus à  mettre au jour plus de 700 planètes extrasolaires (ou exoplanètes, en orbite autour d’autres étoiles que le Soleil), et, pour certains de ces nouveaux mondes, à obtenir des informations sur leur densité ou la composition de leurs atmosphères. Si la caractérisation individuelle des étoiles est d’un grand intérêt, une question plus fondamentale reste à élucider : les exoplanètes sont-elles rares ou communes dans notre galaxie, la Voie Lactée?

Pour répondre à cette question, une étude statistique menée par le français Arnaud Cassan (Institut d’Astrophysique de Paris) en collaboration avec les collaborations internationales PLANET (2) et OGLE (3) a mis à profit six années d’observations d’effets de microlentille gravitationnelle (2002-2007) pour mesurer la fréquence des exoplanètes. Si la plupart des exoplanètes ont été découvertes par le mouvement qu’elles induisent sur leur étoile (technique des vitesses radiales) ou par le passage devant leur étoile (transits), ces méthodes sont généralement limitées aux planètes proches de leur étoile, ou très massives. En revanche la technique des microlentilles, basée sur la déviation des rayons lumineux au voisinage d’un corps massif, et qui consiste en l’amplification apparente de l’éclat d’une étoile d’arrière-plan lorsqu’un corps plus proche (la microlentille, qui peut être une étoile ou un système planétaire) vient à traverser sa ligne de visée, peut détecter des planètes de toutes masses, en particulier celles situées loin de leur étoile parente et indétectable autrement.

Un alignement presque parfait entre l’observateur, la microlentille et l’étoile d’arrière-plan est cependant nécessaire pour produire une effet de microlentille, ce qui se produit extrêmement rarement : en observant dans la direction du centre de la Voie Lactée, où se trouve la plus grande concentration d’étoiles, en moyenne seule une étoile sur un million produit à un instant donné un effet de microlentille. Et pour déceler la présence d’une planète autour d’une microlentille, il faut en plus une configuration géométrique étoile-planète favorable, ce qui diminue d’autant le nombre de planètes détectables. Sur les plusieurs millions d’étoiles suivis durant les six ans retenus pour l’étude statistique, 3247 ont produit un effet de microlentille. En quantifiant précisément les biais d’observations (incluant la stratégie de détection), 440 événements représentatifs dont trois événements planétaires (4) ont été retenus pour l’étude statistique.

Les astronomes ont alors combiné aussi bien les informations sur ces détections, en incluant des résultats établis précédemment pour sept autres planètes, que celles obtenues à partir du grand nombre d’événements de microlentille n’ayant pas produit de signal planétaire détectable. Leur conclusion est qu’environ un sixième des étoiles ont pour compagnon une planète géante de type Jupiter, environ la moitié sont accompagnées d’une planète similaire à Neptune, et qu’environ deux tiers des étoiles abritent des super-Terres (cousines de la Terre, mais 5 à 10 fois massives). Ces résultats suggèrent donc fortement que le nombre de planètes par étoile est supérieur à un. Il devrait ainsi exister dans notre Voie Lactée au moins autant de planètes que d’étoiles, pour la plupart terrestres, ou ressemblant à Neptune plutôt qu’à des géantes gazeuses.

Notes :

(1) Unité Mixte de Recherche du CNRS et de l’Université Pierre et Marie Curie
(2) PLANET : Probing Lensing Anomalies NETwork
(3) OGLE : Optical Gravitational Lensing Experiment
(4) Une super-Terre, une Neptune et une Jupiter. A ce jour, 12 planètes découvertes par effet de microlentille ont été publiées, en utilisant diverses stratégies observationnelles

 Texte de référence dans Nature:

 http://www2.iap.fr/users/cassan/Cassan-arXiv.pdf

 Contacts chercheurs:

 IAP : Arnaud Cassan 01 44 32 80 87 cassanSPAMFILTER@iap.fr

 Jean-Philippe Beaulieu 01 44 32 81 19 beaulieuSPAMFILTER@iap.fr
 IRAP : Pascal Fouqué 05 61 33 27 86  pascal.fouque@irap.omp.eu

 

 Video:

  http://www2.iap.fr/users/cassan/stars_planet4.mp4
 

 Communiqué de Presse Université Pierre et Marie Curie, Université Paul Sabatier, CNRS CP_exoplanètes_11jan2012-4.pdf 93,72 kB   Autres liens:

  http://holmes.iap.fr

 http://www.lemonde.fr/planete/article/2012/01/11/il-y-a-plus-de-planetes-que-d-etoiles-dans-notre-galaxie_1628495_3244.html

  http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/il-y-aurait-plus-de-200-milliards-dexoplanetes-dans-la-voie-lactee_35994/#xtor=RSS-8

Auteur : Cassan Arnaud

Date : 10/01/20122012/01/10

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