La première découverte confirmée d'une planète au-delà de notre système solaire (aka. Une planète extrasolaire) a été un événement révolutionnaire. Et tandis que les premières découvertes ont été faites en utilisant uniquement des observatoires basés au sol, et étaient donc rares, l'étude des exoplanètes s'est considérablement développée avec le déploiement de télescopes spatiaux comme le Kepler télescope spatial.
Au 1er février 2018, 3 728 planètes ont été confirmés dans 2 794 systèmes, avec 622 systèmes ayant plus d'une planète. Mais maintenant, grâce à une nouvelle étude d'une équipe d'astrophysiciens de l'Université d'Oklahoma, les premières planètes au-delà de notre galaxie ont été découvertes! En utilisant une technique prédite par la théorie de la relativité générale d'Einstein, cette équipe a trouvé des preuves de planètes dans une galaxie à environ 3,8 milliards d'années-lumière.
L'étude qui détaille leur découverte, intitulée «Probing Planets in Extragalactic Galaxies Using Quasar Microlensing», a récemment paru dans The Astrophysical Journal Letters. L'étude a été menée par Xinyu Dai et Eduardo Guerras, un chercheur postdoctoral et professeur du Département de physique et d'astronomie Homer L. Dodge de l'Université d'Oklahoma, respectivement.
Dans le cadre de leur étude, le couple a utilisé la technique de microlentille gravitationnelle, qui s'appuie sur la force gravitationnelle d'objets distants pour se pencher et concentrer la lumière provenant d'une étoile. Lorsqu'une planète passe devant l'étoile par rapport à l'observateur (c'est-à-dire effectue un transit), la lumière plonge de manière mesurable, qui peut ensuite être utilisée pour déterminer la présence d'une planète.
À cet égard, la microlentille gravitationnelle est une version réduite de la lentille gravitationnelle, où un objet intermédiaire (comme un amas de galaxies) est utilisé pour focaliser la lumière provenant d'une galaxie ou d'un autre grand objet situé au-delà. Il intègre également un élément clé de la méthode de transit très efficace, où les étoiles sont surveillées pour les creux de luminosité pour indiquer la présence d'une exoplanète.
En plus de cette méthode, qui est la seule capable de détecter des planètes extra-solaires à de très grandes distances (de l'ordre de milliards d'années-lumière), l'équipe a également utilisé des données de la NASA. Observatoire à rayons X de Chandra pour étudier un quasar distant connu sous le nom de RX J1131–1231. Plus précisément, l'équipe s'est appuyée sur les propriétés de microlentille du trou noir supermassif (SMBH) situé au centre de RX J1131-1231.
Ils se sont également appuyés sur le Centre de calcul intensif de l'UO pour l'éducation et la recherche pour calculer les modèles de microlentille qu'ils ont utilisés. À partir de cela, ils ont observé des changements d'énergie linéaire qui ne pouvaient être expliqués que par la présence d'environ 2000 planètes non liées entre les étoiles du quasar - qui allaient de la masse de la Lune à Jupiter - par étoile de la séquence principale.
Comme Xinyu Dai l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de l'Université d'Oklahoma:
«Nous sommes ravis de cette découverte. C'est la première fois que quelqu'un découvre des planètes en dehors de notre galaxie. Ces petites planètes sont le meilleur candidat pour la signature que nous avons observée dans cette étude en utilisant la technique de microlentille. Nous avons analysé la fréquence élevée de la signature en modélisant les données pour déterminer la masse. »
Alors que 53 planètes ont été découvertes dans la galaxie de la Voie lactée en utilisant la technique de microlentille, c'est la première fois que des planètes sont observées dans d'autres galaxies. Tout comme la première découverte confirmée d'une planète extra-solaire, les scientifiques n'étaient même pas certains que des planètes existaient dans d'autres galaxies avant cette étude. Cette découverte a donc porté l'étude des planètes au-delà de notre système solaire à un tout autre niveau!
Et comme Eduardo Guerras l'a indiqué, la découverte a été possible grâce aux améliorations apportées à la fois à la modélisation et à l'instrumentation ces dernières années:
«C'est un exemple de la puissance des techniques d'analyse de la microlentille extragalactique. Cette galaxie est située à 3,8 milliards d'années-lumière, et il n'y a pas la moindre chance d'observer ces planètes directement, pas même avec le meilleur télescope que l'on puisse imaginer dans un scénario de science-fiction. Cependant, nous pouvons les étudier, dévoiler leur présence et même avoir une idée de leurs masses. C'est une science très cool. "
Dans les années à venir, des observatoires plus sophistiqués seront disponibles, ce qui permettra encore plus de découvertes. Il s'agit notamment d'instruments spatiaux comme le Télescope spatial James Webb (dont le lancement est prévu au printemps 2019) et des observatoires terrestres tels que le télescope OverWhelmingly Large (OWL) de l'ESO, le Very Large Telescope (VLT), le Extremely Large Telescope (ELT) et le Colossus Telescope.
À ce stade, les chances sont bonnes que certaines de ces découvertes se trouvent dans les galaxies voisines. Peut-être alors nous pourrons commencer à déterminer à quel point les planètes sont communes dans notre Univers. À l'heure actuelle, on estime qu'il pourrait y avoir jusqu'à 100 milliards de planètes dans la seule Voie lactée! Mais avec environ 1 à 2 billions de galaxies dans l'Univers… eh bien, faites le calcul!
