Deux yeux pour chasser des masses de planètes égarées

Comment pouvons-nous mesurer les masses de planètes en flottaison libre errant dans notre galaxie? Une nouvelle étude identifie une approche qui combine la puissance de deux missions à venir.

L'artiste a l'impression d'une exoplanète géante gazeuse éjectée de son système stellaire et qui n'a plus d'hôte. [NASA / Caltech] NASA / Caltech

Trouver des planètes invisibles

La plupart des exoplanètes que nous avons trouvées jusqu'à présent se sont appuyées sur les mesures de leurs étoiles hôtes, soit par immersion dans la lumière des étoiles hôtes pendant le passage de la planète (détections de transit), soit par des mouvements de lignes dans l'hôte. spectres des étoiles causés par le remorqueur gravitationnel de la planète (détection de la vitesse radiale). Mais les planètes flottantes n'ont pas d'hôtes et sont donc invisibles, car elles ne dégagent pas beaucoup de lumière. Pour trouver ces voleurs, nous nous appuyons sur une autre méthode: la microlentille gravitationnelle.

Un diagramme de la façon dont les planètes sont détectées via la microlentille gravitationnelle. Dans ce cas, la planète est en orbite autour d’une étoile à l’avant-plan, mais ce même diagramme peut également s’appliquer à une planète en flottement qui agit seule comme lentille. Cliquez pour agrandir.
NASA

En microlentille, la masse d'une planète d'avant-plan qui passe (floating flottant librement ou liée à une étoile hôte) peut agir comme une lentille, focalisant brièvement par gravitation la lumière d'une étoile à l'arrière-plan. En conséquence, l’étoile de fond s’éclaircit temporairement (sur des échelles de temps de quelques secondes à quelques années) dans nos observations. Bien que nous ne voyions jamais directement la planète au premier plan, nous pouvons en déduire sa présence à partir de la pointe de la luminosité de l’étoile au fond.

Masses de la parallaxe

En soi, une observation de microlentille ne peut généralement pas nous parler de la masse d’une planète en flottement libre; En effet, l’échelle de temps d’un événement d’éclaircissement dépend à la fois de la masse de l’objectif et du mouvement propre relatif entre la source d’arrière-plan et la planète à objectifs de premier plan.

Mais si nous pouvions simultanément observer un événement de microlentille à partir de deux endroits différents, séparés par une distance suffisante? La parallaxe nous permettrait alors de casser cette dégénérescence: les différences de luminosité maximale et le réglage de sa synchronisation aux deux emplacements nous permettraient de calculer à la fois la vitesse de la lentille par rapport à la source et la masse de la planète.

Points de vue dans l'espace

Où trouvons-nous deux yeux sensibles situés assez loin l'un de l'autre pour que cela fonctionne? Dans l'espace, bien sûr!

Illustration du télescope WFIRST de la NASA.
NASA

Le télescope géomètre infrarouge à champ large de la NASA (WFIRST) devrait être lancé vers le milieu des années 2020. L’un de ses principaux objectifs est de réaliser une imagerie grand champ permettant de détecter des centaines de planètes flottantes - et de nombreuses autres planètes liées - via la microlentille.

Pour ce qui est du deuxième œil, les scientifiques Etienne Bachelet (Observatoire Las Cumbres) et Matthew Penny (Université d’État de l’Ohio) proposent que la prochaine mission Euclid de l’ESA soit exactement ce dont nous avons besoin. Euclid, dont le lancement aura lieu en 2022, aura des capacités d’imagerie grand champ similaires à celles de WFIRST et pourra effectuer des mesures complémentaires de la parallaxe par microlentilles à condition que les deux satellites soient distants de 100 000 km ou plus.

Exploiter les lacunes

Illustration d'artiste représentant la mission Euclid de l'Agence spatiale européenne.
ESA / C. Carreau

Bien que l'objectif scientifique principal d'Euclid soit d'étudier l'énergie noire et la matière noire, Bachelet et Penny démontrent qu'un investissement modeste en temps d'observation d'Euclide - environ 60 jours au cours de sa mission principale et 60 jours supplémentaires au cours de sa mission étendue - lors des interruptions de planification serait suffisant pour obtenir les masses de 20 planètes flottantes et de nombreuses autres planètes liées.

alors qu'attendons-nous? Allons en apprendre plus sur les planètes voyous qui se faufilent dans notre galaxie!

Citation
«WFIRST et EUCLID: Activer la mesure de parallaxe par microlentille depuis l'espace», Etienne Bachelet et Matthew Penny 2019 ApJL 880 L32. doi: 10.3847 / 2041-8213 / ab2da5


Ce poste a été publié à l'origine sur AAS Nova, qui présente les faits saillants des recherches effectuées dans les journaux de la Société astronomique américaine.