Astronomers measure both mass and distance of a rogue planet for the first time
Des astronomes mesurent pour la première fois la masse et la distance d'une planète errante
Par Krystal Kasal, Phys.org
Édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan
Note de la rédaction : Image générée par l'équipe éditoriale à l'aide de DALL·E à des fins d'illustration.
Alors que la plupart des planètes que nous connaissons restent relativement proches de leur étoile hôte sur une orbite prévisible, certaines planètes semblent avoir été éjectées de leur orbite et dérivent dans l'espace, libres de toute attraction gravitationnelle. Les astronomes qualifient ces planètes solitaires de « planètes errantes » ou « planètes vagabondes ».
Récemment, une nouvelle planète errante a été identifiée et, contrairement aux planètes errantes précédemment identifiées, les astronomes ont pu calculer sa masse et sa distance à la Terre. Une nouvelle étude, publiée dans Science, décrit comment quelques observations fortuites réalisées par des télescopes terrestres et spatiaux ont rendu ces calculs possibles.
Le problème des planètes errantes
Les méthodes utilisées pour détecter d'autres exoplanètes dépendent fortement de leurs étoiles hôtes. Par exemple, de nombreuses planètes ont été découvertes grâce à la méthode des transits, qui consiste à détecter la diminution périodique de la luminosité de l'étoile hôte lors du passage d'une planète devant celle-ci. Une autre méthode repose sur la détection d'une légère oscillation de l'étoile hôte due à la gravité d'une planète en orbite. Bien entendu, sans étoile hôte, ces méthodes sont inopérantes. De plus, contrairement aux étoiles, les planètes n'émettent pas de lumière, ce qui les rend pratiquement invisibles.
Illustration de l'effet de parallaxe des microlentilles spatiales. Crédit : Science (2026). DOI : 10.1126/science.adv9266
Le seul moyen dont disposent les astronomes pour détecter les planètes errantes est l'effet de microlentille gravitationnelle, causé par le léger impact gravitationnel d'un objet sur la lumière environnante. Ce phénomène se produit lorsque la lumière d'une étoile lointaine apparaît soudainement amplifiée pour un observateur (télescope sur Terre), comme si une lentille était placée devant elle. L'amplification de la lumière indique aux astronomes qu'un objet est passé devant une étoile lointaine.
Théoriquement, l'effet de microlentille permet de calculer la masse de l'objet passant devant l'étoile en analysant la déviation et donc l'amplification de la lumière. Cependant, l'ignorance de la distance de l'objet entraîne ce que les astronomes appellent la « dégénérescence masse-distance » : ils ne peuvent pas déterminer sa masse avec certitude car une même courbe de lumière de microlentille peut résulter de différentes combinaisons de masse et de distance. Ainsi, sans connaître l'une de ces propriétés, ils ne peuvent pas être certains de l'autre, ce qui ne leur permet que des estimations.
Une géométrie fortuite
L'effet de microlentille de cette planète errante a été observé par plusieurs télescopes terrestres, ainsi que par le télescope spatial Gaia. Après sa détection, elle a été nommée par deux groupes différents, donnant naissance aux noms KMT-2024-BLG-0792 et OGLE-2024-BLG-0516.
Grâce au timing de l'événement, Gaia se trouvait dans une position idéale pour effectuer des mesures permettant de calculer la distance de la planète. Les observations réalisées depuis deux points différents et un léger décalage temporel du signal lumineux ont permis à l'équipe de calculer la parallaxe de microlentille et de déterminer la distance.
« Par un heureux hasard, l'événement de microlentille KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516 était situé presque perpendiculairement à l'axe de précession de Gaia. Cette géométrie rare a permis à Gaia d'observer l'événement six fois sur une période de 16 heures, à partir d'une observation proche du grossissement maximal », écrivent les auteurs de l'étude.
À partir de leurs données, ils ont déterminé que la planète avait une masse d'environ 22 % de celle de Jupiter, soit légèrement inférieure à celle de Saturne. Ils ont calculé que la planète se situait à environ 3 000 parsecs (soit un peu moins de 10 000 années-lumière). L'analyse spectrale a également révélé que l'étoile devant laquelle elle est passée était une géante rouge.
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Le « désert d'Einstein » et l'origine des planètes errantes
On pensait jusqu'à présent que les planètes errantes identifiées avaient une masse inférieure à celle de Jupiter, ce qui, selon les chercheurs, indique qu'il s'agissait de planètes formées dans un disque protoplanétaire puis éjectées. Des objets plus massifs ont également été observés errant librement dans l'espace, mais il s'agit très probablement de naines brunes : des étoiles ratées, trop massives pour être une planète, mais pas assez pour devenir une étoile.
Des événements de microlentille gravitationnelle antérieurs ont mis en évidence une lacune dans leur distribution radiale, appelée « désert d'Einstein », qui sépare les planètes des naines brunes. L'équipe explique cet écart par le fait que les planètes plus massives ont moins de chances d'être éjectées en raison des processus dynamiques.
Les auteurs de l'étude écrivent : « Bien que les masses des planètes errantes précédentes n'aient pas été mesurées directement, les estimations statistiques indiquent qu'il s'agit majoritairement d'objets de masse inférieure à celle de Neptune, soit non liés gravitationnellement, soit sur des orbites très larges.
« De tels objets peuvent être produits par de fortes interactions gravitationnelles au sein de leurs systèmes planétaires d'origine. Nous concluons que des processus dynamiques violents façonnent la composition des objets de masse planétaire, qu'ils restent liés à leur étoile hôte ou qu'ils soient éjectés et deviennent errants. »
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RESUME
Des astronomes mesurent pour la première fois la masse et la distance d'une planète errante.
Pour la première fois, la masse et la distance d'une planète errante ont été mesurées directement grâce à des observations de microlentilles gravitationnelles effectuées par des télescopes terrestres et spatiaux. Cette planète, dont la masse représente environ 22 % de celle de Jupiter et qui se situe à environ 3 000 parsecs de la Terre, démontre que des processus dynamiques violents peuvent éjecter des objets de masse planétaire de leur système.
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COMMENTAIRES
Cet article répond trés précisement a un article de la semaine derniere sur un disquer protoplanetaire en phase de déploement : les '' ''débroussaillages'' peuvent etre parfois si violents que des planètes sont parfois éjectées et partent solitaires dans le cosmos !!!
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More information: Subo Dong et al, A free-floating-planet microlensing event caused by a Saturn-mass object, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adv9266
Gavin A. L. Coleman, Two views of a rogue planet, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aed5209
Journal information: Science
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