Un futur observatoire spatial pourrait trouver des planètes grâce aux ondes gravitationnelles

Prototype d'un instrument de la future mission LISA, au centre Goddard de la NASA Prototype d'un instrument de la future mission LISA, au centre Goddard de la NASA. Photo : NASA/Dennis Henry (domaine public)

Ce qui s'est passé

Deux études publiées le 10 novembre dans The Astrophysical Journal expliquent comment un futur observatoire spatial, LISA, pourrait découvrir des planètes d'une manière entièrement nouvelle : en « écoutant » les ondes gravitationnelles au lieu d'observer la lumière. Les travaux ont été dirigés par Casey McGrath, chercheur à l'université du Maryland (comté de Baltimore) et au centre Goddard de la NASA.

Rien n'a encore été détecté. LISA est en cours de construction et son lancement est prévu pour le milieu des années 2030. La mission est dirigée par l'Agence spatiale européenne (ESA), avec la NASA comme partenaire.

Comment cela fonctionnerait

Les ondes gravitationnelles sont d'infimes ondulations de l'espace-temps, détectées pour la première fois en 2015. Les sources les plus fréquentes de LISA devraient être les naines blanches doubles : deux petits restes très denses d'étoiles semblables au Soleil, en orbite très serrée l'un autour de l'autre.

Seuls, ces couples émettent des ondes gravitationnelles à une fréquence presque constante. Si une planète assez massive tourne autour du couple, elle fait légèrement osciller les deux étoiles, ce qui laisse une trace dans le signal. Selon Casey McGrath, cité par la NASA, la présence de la planète s'imprime dans le signal d'une manière que les chercheurs sauront repérer.

L'idée n'est pas nouvelle : l'astronome japonais Naoki Seto l'a proposée en 2008. Les nouvelles études précisent pour quelles masses et quelles orbites de planètes la méthode fonctionne le mieux.

Pourquoi c'est important

Aucune planète n'a jamais été trouvée autour d'une naine blanche double. Toute détection révélerait donc une nouvelle population de mondes.

Les astronomes estiment que la Voie lactée contient environ 10 millions de naines blanches doubles dont l'orbite dure moins d'une heure. LISA devrait en distinguer environ 10 000 individuellement, plus environ 100 couples d'autres types.

Comment une découverte serait vérifiée

La seconde étude propose d'utiliser le télescope spatial James Webb pour confirmer les candidates. Une planète dans un tel système émet plus de lumière infrarouge que les étoiles seules, et Webb pourrait détecter cet excès jusqu'à au moins 500 années-lumière.

À quoi ressemblera LISA

LISA sera composé de trois engins spatiaux qui suivront la Terre autour du Soleil. Ils formeront un triangle de 2,5 millions de kilomètres de côté, reliés par des faisceaux laser.

Ce qui reste incertain

Il s'agit d'études théoriques. Le nombre de planètes que LISA trouvera réellement, s'il en trouve, ne sera connu qu'après le lancement. Cet article repose sur une seule source, la NASA.

Sources

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