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Les astronomes viennent-ils de trouver la toute première exolune, un compagnon lunaire d’une planète en orbite autour d’une autre étoile? Probablement !

À l’aide des données des télescopes spatiaux Kepler et Hubble de la NASA, les astronomes de l’Université de Columbia, Alex Teachey et David Kipping, ont détecté le signal potentiel d’une lune de la taille de Neptune autour d’une planète trois fois plus lourde que Jupiter, toutes gravitant autour d’un soleil datant de près de 10 milliards d’années. Comme cette étoile, appelée Kepler 1625 b se trouve à environ 8 000 années-lumière de la Terre, une si grande lune défie toute explication basée sur les théories dominantes.

Une exolune se trouvant en orbite autour de Kepler 1625 b

Les résultats apparaissent dans une étude publiée le 3 octobre dans Science Advances, et découlent des travaux antérieurs du duo rapportés l’année dernière qui offraient pour la première fois davantage de preuves provisoires de cette lune.

Si elle était confirmée, cette découverte remettrait en question les connaissances actuelles des scientifiques sur la formation de la planète et de la lune, tout en ayant des implications potentiellement profondes pour la prédominance de la vie dans l’Univers, révélant une fois de plus que s’agissant des mondes extraterrestres, l’univers est souvent plus étrange que quiconque ne pouvait le supposer.

Si notre système solaire est un guide, les lunes devraient être nettement plus nombreuses que les planètes de l’univers et pourraient constituer la majeure partie des lieux habitables de n’importe quelle galaxie. Déterminer comment et à quelle fréquence elles se forment donnerait ainsi aux astrobiologistes un coup de pouce pour trouver la vie ailleurs dans notre galaxie.

Déjà, les statistiques de Kipping et Teachey dérivées des données de Kepler qui suggèrent que les lunes sont visiblement absentes autour des planètes en orbite tempérée autour de leurs étoiles, laissant entendre que la plupart des grands compagnons lunaires doivent se cacher plus loin dans des climats plus froids et que des lunes habitables semblables à Pandora peuvent être extrêmement rares.

Une lune se forme de trois façons

On pense que les lunes peuvent se former de trois manières différentes: se combinant à partir d’anneaux de gaz et de poussière laissés par la formation d’une planète; de débris tombés en orbite autour d’une planète à la suite d’un impact géant; ou en étant capturés gravitationnellement par une planète via de rares rencontres rapprochées avec des paires d’astéroïdes ou de comètes co-orbitants.

Mais l’exolune récemment découverte ne s’intègre pas parfaitement dans ces théories. Elle semble être trop grosse pour se fusionner facilement avec sa planète trop massive et trop gazeuse pour pouvoir éjecter facilement les débris d’un impact. La capture via une rencontre rapprochée, bien que possible, nécessiterait une concaténation parfaitement plausible de circonstances improbables. «S’il est valable, cela ouvrirait probablement un nouveau scénario pour la formation des lunes», déclare René Heller, théoricien à l’Institut Max Planck qui ne faisait pas partie de cette étude. « En réalité, l’existence même de la lune proposée nécessiterait de repenser nos concepts de ce qu’est réellement une lune. »

Pour vous donner une idée, considérez que la plus grande lune de notre système solaire, Ganymède de Jupiter, est deux fois moins massive que la plus petite planète de notre soleil, Mercure. La lune de Kepler 1625b, en revanche, serait environ 10 fois plus massive que toutes les planètes terrestres et les centaines de lunes de notre système solaire combinées. Cela suggère, explique Heller, « que cette lune se serait formée d’une manière complètement différente de toute autre lune de notre système solaire ».

Une lune aux propriétés surprenantes

« Cette lune aurait des propriétés assez surprenantes, ce qui est une bonne raison d’être sceptique », a déclaré Kipping, professeur adjoint à Columbia, qui a passé les dix dernières années à faire œuvre de pionnier dans la chasse aux exolunes. «Si c’était le 10ème objet connu de ce type, nous l’appellerions une «découverte». Mais comme il s’agit du premier du genre, il exige un examen plus minutieux. Je ne peux pas encore me convaincre à 100% que c’est vrai.  »

« Nous appelons à la prudence. La première exolune est évidemment une affirmation extraordinaire, qui nécessite des preuves exceptionnelles », a déclaré Teachey, principal auteur de l’étude et candidat au doctorat sous la direction de Kipping à Columbia. « Nous ne sommes pas en train de craquer des bouteilles de champagne ouvertes pour l’instant sur celle-ci. »

On ne connaît pratiquement rien de ce satellite, si ce n’est que sa taille estimée et sa distance de trois millions de kilomètres par rapport à son hôte planétaire. D’après les orbites autour de son étoile sur 287 jours des pôles planète-lune, Teachey et Kipping ont calculé des températures moyennes approximativement grossières. Elles pourraient donc s’approcher de celle de l’eau bouillante – trop chaude, certes, mais assez facile pour que les microbes les plus robustes de la Terre se développent. Le plus grand défi serait le manque de surface à la fois sur la planète et sur sa lune. N’attendez pas d’extraterrestres à cet endroit.

Les déclarations d’avoir découvert des exolunes se sont succédé au fil des ans, mais un couple se distingue particulièrement comme étant plausible. En 2013, des scientifiques ont signalé la détection de ce qui aurait pu être soit une exolune de la masse de Jupiter flottant librement dans l’espace, soit une exolune de masse circulant librement dans l’espace, ou un géant gazeux ressemblant à Jupiter gravitant autour d’une petite et faible étoile.

Quelle que soit sa nature, ce système n’a été détecté que via un phénomène appelé microlentille gravitationnelle qui se produit une seule fois et par hasard dans un cas donné, et n’a donc pas pu être observé à nouveau. Puis, en 2015, une autre analyse d’un système d’anneaux gargantuesques trouvé autour de l’exoplanète «super-Saturne» J1407 b a révélé de multiples lacunes potentiellement éliminées par ce qui pourrait être plusieurs exolunes de la masse de la planète Mars à la Terre autrement cachées dans les anneaux. Pourtant, au-delà de ces constatations circonstancielles, il n’existait aucun candidat crédible.

Plus de données pour résoudre ce problème

Il n’y a qu’un seul moyen de vraiment régler tout ce problème: il faut plus de données. Le prochain télescope spatial James Webb de la NASA devrait être plus susceptible de statuer définitivement pour ou contre cette première exolune tant espéré et recherché, mais son lancement n’est pas prévu avant 2021 au plus tôt. Dans l’intervalle, Kipping et Teachey attendent l’approbation d’une autre proposition d’observation de Hubble, qui utiliserait deux fois plus de temps au télescope pour capturer les transits complets de Kepler 1625 b et de sa lune supposée lors du prochain passage prévu du couple céleste en mai 2019.

Cette fois, ils prédisent que la lune se trouvera du côté opposé à son orbite, avec un transit précédant celui de la planète elle-même. «Nous devrions assister à un événement distinct et propre à la lune», déclare Kipping. « Si nous voyons cela, alors je pense que nous avons terminé. Je pense que nous aurions un dossier très complet sur ce système. Sauf, bien sûr, sur la façon dont le système a été créé. », a-t-il conclu.

Source : Scientific American