Dans une galaxie très, très lointaine se trouve une exoplanète qui tourne autour d’un système binaire contenant une étoile à neutrons ou un trou noir.
Les astronomes pensent avoir repéré la première exoplanète extragalactique au-delà de notre propre galaxie. Situé à quelque 28 millions d’années-lumière, près du cœur de la galaxie du Tourbillon (M51), le système binaire M51-ULS-1 est composé d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir qui tango avec une étoile compagnon plus standard.
Pour trouver la planète lointaine qui se cache dans ce système, les astronomes se sont appuyés sur des données de rayons X plutôt que sur des observations visuelles plus standard.
Nous essayons d’ouvrir une toute nouvelle voie pour trouver d’autres mondes en recherchant des candidats planètes aux longueurs d’onde des rayons X, une stratégie qui permet de les découvrir dans d’autres galaxies
a déclaré Rosanne Di Stefano, responsable de l’étude au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, dans un communiqué de presse.
La nouvelle recherche, publiée dans Nature Astronomy, a examiné trois galaxies : M51, M101 et M104. L’équipe a ciblé plus de 200 systèmes stellaires dans ces galaxies à l’aide de l’observatoire à rayons X Chandra et du XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne. Dans tous ces systèmes, ils n’ont trouvé qu’une seule exoplanète.
La chasse aux exoplanètes
Les chercheurs ont principalement utilisé deux méthodes pour repérer les plus de 4 000 exoplanètes confirmées à ce jour. La méthode de la vitesse radiale mesure la façon dont une étoile oscille légèrement lorsqu’une planète en orbite autour d’elle tire doucement sur son hôte stellaire. Même si les étoiles ont une masse considérablement plus importante que les planètes qui les entourent, même un petit monde peut faire bouger un peu son étoile, laissant une empreinte dans la lumière de l’étoile.
La méthode du transit, quant à elle, tire parti du passage d’une planète devant son étoile. Cela atténue brièvement la lumière de l’étoile d’une quantité détectable. Même si les planètes sont beaucoup plus petites que leurs étoiles, les chercheurs peuvent mesurer ces fluctuations de luminosité, petites mais reconnaissables.
Bien que les méthodes de vitesse radiale et de transit soient clairement efficaces, elles ne sont utiles que pour trouver des planètes situées à environ 3 000 années-lumière de la Terre. Cela reste bien en deçà des limites de notre galaxie, la Voie lactée, qui s’étend sur environ 100 000 années-lumière.
Afin de trouver cette première exoplanète, les scientifiques ont choisi de rechercher des planètes passantes dans des binaires à rayons X. Ces systèmes contiendraient soit une naine blanche, une étoile à neutrons ou un trou noir tirant de la matière d’une étoile compagne. Lorsque cette matière tombe sur le vestige stellaire exotique, elle est surchauffée, produisant des rayons X.
Contrairement aux transits de lumière optique – où une planète relativement petite ne bloque qu’une infime partie de la lumière stellaire – dans de tels systèmes binaires, la zone où les rayons X sont produits est suffisamment petite pour que même une planète puisse bloquer une partie importante (voire la totalité) de la lumière X. Cela signifie que la recherche de transits de rayons X doit se faire à l’aide d’un outil de recherche. Cela signifie que la recherche de transits de rayons X est détectable à une distance beaucoup plus grande que les transits visuels.
Dans le cas du système M51-ULS-1, le trou noir ou l’étoile à neutrons est étroitement entouré d’une étoile dont la masse est environ 20 fois supérieure à celle du Soleil. Cela fait du système l’une des binaires à rayons X les plus brillantes de M51. En examinant les données Chandra, les chercheurs ont constaté que pendant 3 heures, les rayons X émanant habituellement du système sont tombés à zéro. Selon les chercheurs, cela suggère qu’une exoplanète de la taille de Saturne est en orbite autour de l’objet compact à quelque 19,2 unités astronomiques (UA ; où 1 UA est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil). C’est environ deux fois la distance qui sépare Saturne du Soleil.
Bien entendu, la présence d’une exoplanète n’est pas la seule explication de la perturbation du signal des rayons X. Les sources de rayons X peuvent également être obscurcies par des facteurs externes. Les sources de rayons X peuvent également être obscurcies par, par exemple, un nuage de poussière passant devant elles. Les chercheurs ont également envisagé cette explication, mais ils ont finalement conclu qu’elle était moins probable qu’une exoplanète.
Malheureusement, la confirmation de la détection extragalactique prendra beaucoup de temps. Avec une orbite aussi large, le candidat ne repassera pas devant la source avant 70 ans.
Un passé mouvementé
Si M51-ULS-1 est une planète, l’objet de la taille de Saturne a toutefois une histoire plutôt tumultueuse.
La présence d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir signifie qu’il fut un temps où le système abritait non seulement l’étoile compagnon actuelle, mais aussi une autre étoile mourante. Cette étoile condamnée aurait brûlé tout son combustible avant d’entrer en éruption sous forme de supernova, baignant les planètes voisines de radiations intenses.
Et comme l’étoile compagnon massive actuelle du système est toujours en vie, il est tout à fait possible que cette exoplanète extragalactique soit obligée de supporter une autre supernova dans le futur.
Romain Belair