Planètes libres

Il n'y a rien d'étonnant à ce qu'il y ait beaucoup plus de planètes que d'étoiles dans notre Galaxie, mais certaines flottent librement. Une équipe d'astronomes, financée par la NASA, a découvert une nouvelle classe de planètes flottantes de la taille de Jupiter, voyageant seules dans l'obscurité de l'espace, loin de la lumière d'une étoile. L'équipe estime que ces mondes isolés ont probablement été éjecté lors de la création de systèmes planétaires. La découverte est basée sur une enquête conjointe Japon-Nouvelle-Zélande qui a numérisé le centre de la Galaxie, notre Voie lactée, entre 2006 et 2007. Ils ont trouvé 10 exoplanètes errantes d'une masse équivalent à celle de Jupiter. Ces orbes isolés, également connus sous le nom de planètes orphelines, sont difficiles à repérer, et n'avaient pas été détectées jusqu'à présent. Les planètes récemment découvertes sont situées à une distance moyenne approximative de 10 000 à 20 000 années-lumière de la Terre.
« Bien que ces planètes flottantes ont été prédites, elles ont finalement été détectées, cette découverte a des implications majeures dans la formation des planètes et des modèles d'évolution », a déclaré Mario Perez, scientifique du programme exoplanète, au Siège de  la NASA à Washington.

La découverte indique qu'il y a certainement beaucoup de planètes libres et flottantes, de la masse de Jupiter, qui ne peuvent pas être vues. L'équipe estime qu'il y a au moins, deux fois plus de planètes nomades que d'étoiles. Ces mondes seraient aussi fréquents que les planètes en orbite autour des étoiles. Cela ajouterait jusqu'à des centaines de milliards de planètes libres, dans notre Voie Lactée seule.
« Notre enquête est comme un recensement de la population », a déclaré David Bennett, le co-auteur de l'étude de l'Université de Notre Dame à South Bend.
« Nous avons échantillonné une partie de la galaxie, et sur la base de ces données, nous avons estimé le nombre global, dans la galaxie. »
L'étude, dirigée par Takahiro Sumi de l'Université d'Osaka au Japon, a paru dans la revue Nature, le 19 mai 2011. L'enquête ne recense pas les planètes plus petites que Jupiter ou Saturne, mais des théories suggèrent que les planètes moins massives, comme la Terre, devraient être encore plus nombreuses que les flottantes Jupiters.

Des observations antérieures avaient déjà repéré, une poignée de planètes flottantes, comme des objets au sein de grappes de formation d'étoiles, avec des masses, trois fois supérieures à celle de Jupiter. Mais les scientifiques soupçonnent que ces corps gazeux ressemblent plus à des étoiles ratées, qu'à des planètes. Ces petites étoiles sombres, appelées naines brunes, lors de l'effondrement de la nébuleuse originelle de gaz et de poussière, n'ont pas obtenu la masse suffisante, pour allumer leur combustible nucléaire et briller comme des étoiles.
D'autre part, il est probable que certaines planètes ont été éjectées de leur turbulents systèmes solaires, en fonction des aléas gravitationnelles et des rencontres avec d'autres planètes ou étoiles.
Ces planètes libres, se déplacent dans la galaxie, comme notre soleil et les autres étoiles, sur des orbites stables, autour du centre de la galaxie.
«  Si les planètes flottantes se sont formées comme des étoiles, on aurait du en voir, moins de 10, dans notre enquête », a déclaré Bennett. « Nos résultats suggèrent que les systèmes planétaires deviennent souvent instables, et certaines planètes sont expulsées de leurs lieux de naissance. »
Les observations ne peuvent pas exclure la possibilité que certaines de ces planètes, peuvent avoir des orbites très lointaines autour d'étoiles, mais d'autres recherches indiquent que les planètes de la masse de Jupiter, dans ces orbites lointaines, sont rares.

Un télescope de 5,9 pieds (1,8 mètres), situé au mont John, observatoire de l'université de Nouvelle-Zélande, est utilisé pour scanner régulièrement les étoiles, au centre de notre Galaxie, en utilisant la méthode des microlentilles gravitationnelles. En astrophysique, une illusion, que les astronomes connaissent bien, est la lentille gravitationnelle ou mirage gravitationnel. Un objet massif, un amas de galaxies par exemple, qui se situe entre un observateur et une source lumineuse lointaine, imprime une forte courbure à l'espace-temps. Cela a pour effet de dévier tous les rayons lumineux qui passent près de l'objet, déformant ainsi les images reçues par l'observateur. Cette amplification de la luminosité, d’un objet céleste lointain, par un astre massif situé devant, a été prédit par la théorie générale de la relativité en 1917. Les objets massifs modifient la géométrie de l'espace et du temps dans leur voisinage. La lumière quant à elle emprunte toujours le chemin le plus court, mais dans un espace courbe modifié par la présence d'une masse gigantesque, le chemin le plus court n'est pas la ligne droite. Le trajet des rayons lumineux se courbe au voisinage des astres massifs.

Image : NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, en Californie, gère le bureau de la NASA exoplanète programme d'exploration. JPL est une division du California Institute of Technology de Pasadena.

La zone habitable circumstellaire ou écosphère est une sphère théorique entourant une étoile dans laquelle la température à la surface des planètes en orbite, permettrait l'apparition d'eau liquide. L'eau liquide est vitale, à cause de son rôle, dans les réactions biochimiques. Elle possède des propriétés qui servent de catalyseur pour la production de substances chimiques nécessaires à la vie.
Frank Drake a calculé la distance de cette zone dans son équation de 1961. Cette équation prend en compte la taille, la luminosité de l'étoile et la luminosité du Soleil.
Une étoile qui possède 25 % de la luminosité du Soleil, aura une zone habitable centrée à environ 0,50 UA. Une étoile qui possède deux fois la luminosité du Soleil, aura une zone habitable centrée à 1,41 UA.
Une zone habitable (ZH) ne veut pas dire qu'elle contient en son sein la vie, mais qu'il y a une possibilité en fonction de multiples autres facteurs, qu'une planète tellurique abrite la vie.
Par exemple, la Terre abrite la vie mais la Lune, située dans la même zone, est stérile.
La planète candidate au développement de la vie, doit être suffisamment massive pour empêcher l'eau de s'échapper. De plus la zone habitable n'est pas une zone figée, elle évolue en fonction de la température de l'étoile, comme au cours de leur évolution les étoiles deviennent de plus en plus brillantes et de plus en plus chaudes, la zone habitable s'éloigne logiquement de l'étoile. Une planète devra donc rester le plus longtemps possible dans cette zone, pour développer toutes les molécules nécessaires à une forme de vie.
Pour déterminer l'habitabilité d'une planète, il ne faut pas rechercher toutes les conditions que notre Terre réunie, sinon aucune autre planète dans l'Univers ne pourrait y abriter la vie, chaque planète étant unique. Seule la condition d'avoir de l'eau liquide semble nécessaire, elle est considérée comme un élément indispensable à un écosystème viable car elle favorise énormément le transport des matériaux nécessaires à une activité biochimique.

L'eau est un élément parfait pour dissoudre les matériaux, elle stocke très bien les éléments chimiques.
Donc, la vie peut être présente en dehors des zones habitables, il suffit qu'il y ait de l'eau liquide à la surface ou en profondeur d'une planète tellurique, une source d'énergie et des substances chimiques dont la vie a besoin pour construire ses matériaux.
Les astrobiologistes pensent que certaines formes de vie peuvent exister sur d'autres objets de notre système solaire comme Europe, une lune galiléenne de Jupiter à 500 millions de km de la Terre. Europa est une boule couverte de glace de la taille de notre Lune et possède un océan de plusieurs dizaines de km de profondeur, maintenu liquide par l'énergie des forces de marée de Jupiter. La friction causée par cet étirement, provoque une chaleur suffisante pour maintenir l'eau liquide en dessous de la surface gelée.
La recherche des exoplanètes a débuté en 1990 et en 2013 seulement 1010 exoplanètes étaient référencées.