Des exoplanètes découvertes pour la première fois dans une autre galaxie

Les exoplanètes n’avaient jusqu’à présent été détectées que dans la Voie Lactée. Des chercheurs de l’Université d’Oklahoma (USA), Xinyu Dai et Eduardo Guerra estiment avoir pour la première fois réussi à détecter des planètes situées en dehors de notre galaxie, à 3,8 milliards d’années-lumière. L’observation de planètes à cette distance étant impossible, ils ont utilisé la technique des microlentilles gravitationnelles.

Les lentilles gravitationnelles

La lumière ne voyage pas en ligne droite. D’après la relativité générale d’Einstein une forte concentration de masse dévie les rayons lumineux qui passent à proximité. Les effets sont d’autant plus visibles si la masse qui les dévie est importante comme par exemple des amas de galaxies, des trous noirs…

 

lentille gravitationnelle
lentille gravitationnelle – copyright : ESA/ATG medialab

 

Si l’observateur, un amas et une galaxie lointaine par exemple sont parfaitement alignés, la lumière provenant de la galaxie est alors fortement déviée lors de son passage près de l’amas et la galaxie lointaine apparaît à l’observateur sous plusieurs images.

 

This image from Hubble shows the galaxy cluster SDSS J1038+4849 that appears to have two eyes and a nose as part of a happy face. Image credit: NASA / ESA / Judy Schmidt, geckzilla.org.
Hubble smiley – Le télescope spatial Hubble photographie un smiley cosmique : les yeux du smiley sont les galaxies SDSSCGB 8842.3 et SDSSCGB 8842.4, la bouche et le contour du visage des arcs gravitationnels qui proviennent de galaxies plus lointaines. Crédit : NASA/ESA

 

Les rayons lumineux qui passent légèrement au-dessus de l’amas sont déviés vers le bas et donnent lieu à une image de la galaxie décalée vers le haut. Par contre, les rayons qui passent sous l’amas sont déviés vers le haut et donnent naissance à une image de la galaxie décalée vers le bas.

Si la source n’est que de très peu décalée de l’axe observateur-lentille on peut alors observer des images multiples de cette source. Si l’alignement est parfait,  l’objet lointain peut nous apparaître comme un anneau lumineux entourant l’image de l’objet proche appelé ‘ anneau d’Einstein’

Cet effet sera d’autant plus utile pour les astrophysiciens que l’objet massif responsable de cet effet va concentrer et donc amplifier les rayons lumineux. Jusqu’à présent, 53 exoplanètes sur les 3 728 actuellement dénombrées dans notre Voie lactée ont été identifiées grâce à cette méthode.

 

2000 planètes détectées hors de notre galaxie

 

Xinyu Dai et Eduardo Guerras ont découvert un important effet de lentille gravitationnelle sur RXJ1131-1231 un quasar contenant un trou noir supermassif, situé à environ 6 milliards d’années-lumière. Les responsables de cet effet : environ 2.000 planètes dans une galaxie distante de 3,8 milliards d’années-lumière. Leur masses vont de celle de la Lune à celle de Jupiter. Le champ gravitationnel de cette galaxie entre nous et le quasar courbe la lumière créant quatre images distinctes du quasar.

En utilisant les données de Chandra, l’observatoire spatial de rayons X de la NASA, les scientifiques ont ensuite calculé les modèles de microlentilles au Centre de superinformatique pour l’éducation et la recherche ( Supercomputing Center for Education and Research) et en ont déduit  la présence de ces planètes au sein de la galaxie.

« Ces petites planètes sont le meilleur candidat pour la signature que nous avons observée dans cette étude en utilisant la technique de microlentilles. Nous avons analysé la haute fréquence de la signature en modélisant les données pour déterminer la masse. » indique Xinyu Dai

 

La lentille gravitationnelle sur le quasar RX J1131-1231 avec les quatre quasars observés. Crédit: Université de l'Oklahoma
La lentille gravitationnelle sur le quasar RX J1131-1231 avec la galaxie au centre et les quatre quasars observés autour. Crédit: Université de l’Oklahoma

 

Eduardo Guerras affirme : »Ceci est un exemple de la puissance des techniques d’analyse par microlentille extragalactiqueCette galaxie est située à 3,8 milliards d’années-lumière, et il n’y a pas la moindre chance d’observer directement ces planètes, même avec le meilleur télescope qu’on puisse imaginer dans un scénario de science-fiction »

 

Pour aller plus loin

 

La révolution des exoplanètes de James Lequeux

 

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La longue quête de nos voisines, les planètes du système solaire, la mise au point des subtiles techniques modernes d’observation des planètes en orbite autour d’étoiles lointaines, la floraison de découvertes, et les vertigineuses perspectives de formes de vie ailleurs dans l’Univers, sont ici contées par l’un des acteurs majeurs de cette aventure scientifique exceptionnelle.

NB : le livre date de 2001 et ne donne donc pas les découvertes et techniques actuelles

 

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Voir aussi La NASA et Google découvrent des exoplanètes grâce à l’intelligence artificielle

 

Sources

Astrophysical journal letters

Lentille gravitationnelle

Phys.org

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