Exoplanètes Errantes : Mondes Perdus dans l’Obscurité Cosmique

Des planètes sans étoile

Les planètes flottantes, également appelées planètes errantes ou orphelines, sont des objets massifs comparables à des planètes géantes, mais ne gravitant autour d’aucune étoile. Elles évoluent librement dans le vide interstellaire, éclairées uniquement par les faibles radiations du milieu galactique ou par leur propre chaleur résiduelle. Ces mondes solitaires défient le paradigme du système planétaire centré sur une étoile, tel que celui de notre Système solaire. Leur existence a été postulée dès les années 1990, mais ce n’est que récemment, grâce à des techniques comme la microlentille gravitationnelle, qu’on a pu en détecter directement.

Planètes Vagabondes : Quand la Gravité Relâche sa Prise

Les planètes flottantes, également appelées planètes errantes ou orphelines, sont des objets massifs comparables à des planètes géantes, mais ne gravitant autour d’aucune étoile. Elles évoluent librement dans le vide interstellaire, éclairées uniquement par les faibles radiations du milieu galactique ou par leur propre chaleur résiduelle. Ces mondes solitaires défient le paradigme du système planétaire centré sur une étoile, tel que celui de notre Système solaire. Leur existence a été postulée dès les années 1990, mais ce n’est que récemment, grâce à des techniques comme la microlentille gravitationnelle, qu’on a pu en détecter directement.

Origines et mécanismes d’éjection

Deux scénarios principaux sont envisagés pour expliquer la présence de ces exoplanètes errantes : la formation in situ dans un nuage moléculaire, analogue à celui d’une étoile, ou bien l’éjection gravitationnelle d’un système planétaire jeune. Dans ce second cas, des interactions dynamiques chaotiques, notamment dans les systèmes multiples, peuvent conduire à l’expulsion d’une planète. Des simulations numériques montrent qu’un grand pourcentage des planètes formées dans des systèmes multi-planétaires instables peuvent être éjectées dans l’espace interstellaire. Ces planètes peuvent conserver une atmosphère dense, alimentée un temps par la chaleur interne (radioactivité, contraction gravitationnelle), voire par un océan sous glace dans certains cas extrêmes.

Planète Flottante vs Naine Brune

Certaines planètes flottantes peuvent être confondues avec des naines brunes, notamment dans la zone de masse entre 10 et 20 masses joviennes, où la détection des mécanismes internes est impossible sans données spectroscopiques fines. La distinction repose plus sur l’histoire de formation que sur la masse, mais cette histoire est souvent inférée plutôt qu’observée.

Lorsqu'une planète flottante est détectée par microlentille gravitationnelle ou par infrarouge lointain, la masse estimée peut se situer autour de 10–20 masses joviennes. Dans cette gamme :

• Une planète massive >13 MJ peut en théorie brûler un peu de deutérium et être donc classée comme une naine brune.
• Une naine brune de faible masse <20 MJ peut être aussi froide et aussi peu lumineuse qu’une planète flottante âgée.

Donc, sans spectre précis ni signature de fusion, il est difficile de faire la distinction.

Détection et estimation de leur nombre

Détecter ces objets est extrêmement difficile, car ils ne reflètent aucune lumière stellaire et n’émettent que faiblement dans l’infrarouge. La méthode la plus prometteuse est celle de la microlentille gravitationnelle : lorsqu’une planète flottante passe devant une étoile d’arrière-plan, elle agit comme une lentille gravitationnelle qui amplifie la lumière de cette étoile de manière transitoire. Les projets comme MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) ou OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) ont permis d’identifier plusieurs candidats. En 2021, une étude menée par l'équipe de Przemek Mróz a suggéré qu’il pourrait exister jusqu’à 50 milliards de ces planètes errantes dans la Voie lactée, soit potentiellement plus que d’étoiles.