Des ondes gravitationnelles pour débusquer des exoplanètes
· Rédaction BehindLines
Des astrophysiciens de la NASA proposent d'utiliser le futur observatoire spatial LISA pour repérer des planètes autour de systèmes de deux naines blanches. Selon la NASA, deux études publiées dans The Astrophysical Journal détaillent la méthode et une façon de confirmer ces mondes avec le télescope spatial James Webb.
Le principe : un vacillement dans le signal
LISA (Laser Interferometer Space Antenna) est conçu pour détecter les ondes gravitationnelles, de minuscules ondulations de l'espace-temps. D'après la NASA, ses sources les plus courantes devraient être des couples de naines blanches en orbite serrée, qui émettent à une fréquence presque constante. Si une planète tourne autour d'un tel couple, son attraction fait osciller légèrement ce dernier, et le signal reçoit alors une modulation par effet Doppler. Elle apparaît sous forme de « bandes latérales », des signaux secondaires à des fréquences un peu plus hautes et un peu plus basses.
Casey McGrath, de l'Université du Maryland (campus de Baltimore County) et du centre Goddard de la NASA, auteur de la première étude, rapproche ce mécanisme des bandes latérales de la radio. La NASA note que la méthode ressemble à celle des vitesses radiales, qui exploite la lumière et sert déjà à trouver des exoplanètes autour d'étoiles proches. Elle ajoute que l'idée de détecter ainsi des planètes avait été avancée dès 2008 par l'astronome japonais Naoki Seto.
Une population encore inconnue
La NASA précise que des planètes ont été repérées autour de quelques naines blanches isolées, mais pas encore autour d'un couple de naines blanches : LISA révélerait donc une catégorie nouvelle d'exoplanètes. Les astronomes estiment que notre galaxie abrite 10 millions de ces couples avec une période orbitale inférieure à une heure, et ils attendent de LISA qu'elle en isole environ 10 000 un par un.
Confirmer avec Webb
Selon la seconde étude, une planète dans un tel système ajoute à la lumière des étoiles un surplus d'infrarouge que les instruments de Webb détectent aisément jusqu'à au moins 500 années-lumière. Pour un système test situé à cette distance, les chercheurs calculent que Webb repérerait une planète d'environ cinq fois la masse de Jupiter, alors que LISA pourrait en déceler une moins massive que Jupiter dans des conditions idéales.
Une mission encore en développement
LISA est menée par l'Agence spatiale européenne (ESA), qui la décrit comme le premier observatoire spatial consacré aux ondes gravitationnelles. D'après la NASA, il comprendra trois engins spatiaux disposés en un vaste triangle de 2,5 millions de kilomètres de côté. La NASA, partenaire, fournit notamment les télescopes ; le lancement est prévu vers le milieu des années 2030.
Pourquoi c'est important
LISA n'a pas encore volé, et aucune planète n'a pour l'instant été trouvée autour d'une naine blanche double. Selon la NASA, si les détections se confirment, elles dessineraient une population d'exoplanètes distincte de celles déjà connues, qu'il faudra valider, par exemple avec Webb, pour écarter les faux positifs.