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Jeudi 5 octobre 2000
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American Association for the Advancement of Science
18 planètes potentielles sans étoile centrale découvertes par les chercheurs de Science
Des scientifiques ont découvert 18 objets de type planétaire flottant librement, sans aucune étoile centrale, dans la région de la constellation d'Orion. Si ces corps jeunes et froids sont bien des planètes, le fait qu'ils flottent librement pourrait poser un défi de taille aux théories actuelles sur la formation des planètes. Des chercheurs espagnols, américains et allemands font état de leur découverte dans le numéro du 6 octobre de la revue internationale Science.
Selon la théorie générale, les planètes se forment sur des dizaines de millions d'années par la condensation et l'agglomération graduelle des gaz et des poussières qui gravitent autour d'une étoile.
Les objets découverts par les chercheurs de Science semblent avoir une origine et une évolution complètement différentes. Ils n'ont pas d'étoile centrale comme notre soleil et font partie d'un amas stellaire, sigma Orionis, qui n'existe tout au plus que depuis cinq millions d'années (notre soleil existe depuis des milliards d'années).
« La formation de jeunes objets errants de masse planétaire comme ceux-ci est difficile à expliquer par les modèles actuels de formation des planètes », indique l'auteur principal, Maria Rosa Zapatero Osorio, de l'Instituto de Astrofísica de Canarias à Tenerife, en Espagne, qui travaille actuellement au California Institute of Technology à Pasadena en Californie.
Le nombre de rapports sur des planètes extrasolaires s'est récemment accéléré à un rythme sans précédent - plus de 50 planètes ont ainsi été découvertes à ce jour - mais le groupe de Mme Zapatero Osorio est parmi les premiers à identifier directement les candidates.
En général, les chercheurs induisent la présence d'une planète en mesurant les perturbations au niveau des étoiles centrales provoquées par l'effet gravitationnel de la planète. Dans ce cas, toutefois, les auteurs de l'article de Science ont détecté la lumière émise directement par ces 18 objets. L'équipe est également la première à recueillir des données spectrographiques sur la température et la composition de ces planètes.
Les chercheurs avaient sélectionné l'amas stellaire sigma Orionis pour leur « chasse à la planète » en raison de sa proximité, de son origine récente et du fait qu'il ne présente quasiment pas de nuages de poussières et de gaz qui pourraient nuire à l'observation.
Ils ont étudié les observations effectuées dans cette région à l'aide de caméras travaillant dans le spectre visible et infrarouge, couplées à des télescopes en Espagne, aux îles Canaries et à Hawaii. Leurs analyses leur ont permis de détecter 18 objets différents dont la lumière rougeâtre et relativement faible suggérait des planètes d'une température relativement basse.
Les planètes ne deviennent jamais suffisamment massives et n'atteignent donc pas une température assez élevée pour que s'y développent les réactions nucléaires qui prennent place dans les étoiles et les naines brunes.
En revanche, une naine brune peut émettre, si elle est voilée par un nuage de poussière, une lumière qui semble rouge vue de la Terre.
Pour confirmer que les nouveaux objets étaient effectivement d'une température basse semblable aux planètes, l'équipe a utilisé les relevés des spectrographes des télescopes Keck d'Hawaii pour mesurer le spectre de l'énergie émise par trois d'entre eux.
Les différents types de molécules émettant un spectre qui leur est caractéristique, les mesures relevées renseignent les chercheurs sur la composition chimique d'un objet. Et comme les molécules les plus lourdes se forment à des températures plus basses, le spectre reflète également la température de l'objet.
« Les résultats des spectrographies correspondaient à nos attentes : il s'agissait effectivement de planètes géantes jeunes », dit Zapatero Osorio.
L'équipe a déterminé la masse des objets en introduisant les données dans des modèles de formation de planètes et de naines brunes. Les chercheurs classifient en général les corps d'une masse inférieure à 13 fois celle de Jupiter comme des planètes et ceux entre 13 et 75 fois la masse de Jupiter comme des naines brunes.
Les résultats obtenus varient légèrement en fonction de l'âge de l'objet mais donnent des chiffres correspondant essentiellement au modèle planétaire. Sigma Orionis est probablement âgé de 5 millions d'années et si les objets observés sont du même âge, ils sont probablement de 8 à 15 fois la masse de Jupiter. S'ils n'ont qu'un million d'années, la planète la plus faiblement lumineuse pourrait n'être que de 5 fois la masse de Jupiter.
Il n'en reste pas moins possible que les chercheurs ont trouvé des naines brunes inhabituellement petites et froides. Mais si l'on en juge par les observations astronomiques précédentes, il serait surprenant de trouver 18 naines brunes concentrées dans une zone relativement petite, selon Zapatero Osorio et ses collègues.
« Si l'existence de planètes n'est possible qu'en orbite autour d'une étoile, nos candidates sont donc des naines brunes d'une masse particulièrement faible. Mais si une planète doit avoir une certaine masse, dans ce cas, ces objets sont des planètes. Ceci n'est toutefois qu'un problème de sémantique », a souligné Zapatero Osorio.
« La question la plus fascinante à ce point est de savoir comment nous pouvons expliquer la formation et l'évolution d'objets de masse planétaire en dehors du système solaire », ajoute-t-elle.
Zapatero Osorio a également signalé que bon nombre des étoiles de la Voie lactée sont considérées comme s'étant formées dans des amas stellaires tels que sigma Orionis. Par conséquent, des planètes ou objets de type planétaire, isolés et plus anciens, peuvent être présents en abondance à l'extérieur de notre système solaire, attendant d'être détectés par des instruments suffisamment puissants pour en déceler la faible intensité lumineuse.
Les autres auteurs de cette étude sont V. J. S. Béjar, de l'Instituto de Astrofísica de Canarias à Tenerife, en Espagne, E. L. Martín, du California Institute of Technology à Pasadena, en Californie, États-Unis, et de l'Université d'Hawaii à Honolulu, à Hawaii, aux États-Unis, R. Rebolo, de l'Instituto de Astrofísica de Canarias à Tenerife, en Espagne, et du Consejo Superior de Investigaciones Científicas à Madrid, Espagne, D. Barrado y Navascués, du Max Planck Institut für Astronomie à Heidelberg, en Allemagne, et de l'Universidad Autónoma de Madrid à Madrid, en Espagne, ainsi que C. A. L. Bailer-Jones et R. Mundt du Max Planck Institut für Astronomie, à Heidelberg, en Allemagne. CONTACT : Maria Rosa Zapatero-Osorio 626 395 3377 (téléphone), 626 585 1917 (fax), ou mosorio@gps.caltech.edu (email).
Un article fournissant des informations sur le même sujet, préparé par les journalistes de Science, sera publié le mercredi 4 octobre. Pour recevoir un exemplaire de l'article de Science, des photos et illustrations ou de l'article d'informations correspondantes, veuillez contacter le bureau AAAS News & Information Office au 202-326-6440 (téléphone), au 202-789-0455 (fax) ou à mailto:scipak@aaas.org.
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