Objet libre de masse planétaire

Vu d'artiste d'une planète flottante de la taille de Jupiter.

Un objet libre de masse planétaire (ou planète interstellaire, planète noire, planète flottante, planète errante, planète orpheline) (en anglais free-floating planetary-mass objects^[1], free-floating planet^[2], planetary-mass brown dwarf^[3], sub-brown dwarf^[4], et, parfois dans la presse, rogue planet^[5] ou interstellar planetary mass object^{[réf. nécessaire]}) est un objet possédant la masse d'une planète mais qui n'est attaché gravitationnellement à aucune étoile ou naine brune : il flotte dans l'espace comme un objet indépendant. L'astronome Gibor Basri a proposé une définition plus large, sous le nom de planémo^[6] afin d'englober les objets de la taille d'une planète ou d'une planète naine, qu'ils soient isolés ou en orbite autour d'un astre central, mais celle-ci n'a pas été retenue pour l'instant^[7].

Des astronomes estiment qu'il pourrait y avoir deux fois plus de planètes flottantes de la taille de Jupiter que d'étoiles dans l'univers^[8],[9].

Objets candidats

Le premier candidat au statut d'objet libre de masse planétaire observé est Cha 110913-773444^[10]. Il a été découvert grâce au télescope spatial infrarouge Spitzer qui a permis d'identifier qu'il possède un disque « circumstellaire ». Il est observable grâce à son jeune âge (2 millions d'années) : en l'absence de réaction nucléaire en son sein, sa température provient de la contraction initiale. Le New Technology Telescope au sol a permis d'identifier un autre candidat, Oph 162225-240515, qui possède la particularité d'être binaire.

Plusieurs astronomes prétendent avoir découvert d'autre objets (par exemple, S Ori 70), mais ces détections restent non confirmées^[11]. L’astronome espagnol Rafael Rebolo et son équipe affirment avoir découvert près de l’étoile Sigma d’Orion une douzaine de planètes isolées^[12].

Scénario de formation/éjection

Un premier scénario considère qu'un objet libre de masse planétaire est un résidu de la formation stellaire. Contrairement à une planète, formée dans un disque protoplanétaire autour d'une étoile ou d'une naine brune, la planète libre est un produit de la contraction et fragmentation d'un nuage moléculaire, c'est-à-dire d'une manière similaire à une étoile^[13].

Un autre scénario, suggéré par des simulations de formation de systèmes solaires, est qu'à l’origine, un nombre important de protoplanètes orbitent autour de leur étoile (plusieurs dizaines). Au fil du temps, leur nombre va se réduire de par les collisions qui provoquent des fusions mais aussi des éjections jusqu’à ce que les orbites des planètes rescapées se soient stabilisées.

Ce second scénario pousse certains astronomes, à parler de "planète" à propos de ces objets, puisqu'elles ont été des planètes classiques avant d’être éjectées de leur orbite autour de leur étoile. À l’inverse, d’autres scientifiques nient ce statut car ils défendent l’idée que la définition d’une planète dépend de son état observable immédiat et non de son origine. Ils avancent aussi, pour le premier scénario décrit ici, que ces objets ne seraient donc pas des planètes mais plutôt des naines brunes.

Une étude réalisée en 2006 et 2007 par l'équipe de Takahiro Sumi de l'Université d'Osaka visait à dénombrer le nombre de planètes orphelines par le phénomène de microlentille gravitationnelle en pointant les étoiles proches de notre galaxie. Plusieurs dizaines de ces planètes (de masse comparable à Jupiter ou Saturne) ont été dénombrées^[14]. Par extrapolation, les scientifiques pensent que la Voie lactée pourrait abriter plusieurs milliards de ces planètes Orphelines^[15].

Atmosphère et possibilité de vie

En 1998, David J. Stevenson a publié un article intitulé "Possibility of Life-Sustaining Planets in Interstellar Space^[16]". Dans ce papier, Stevenson propose que sur ces objets à la dérive dans un espace interstellaire froid pourrait se maintenir une atmosphère épaisse et permanente grâce à une chaleur radiative. Il propose que les atmosphères soient préservées du fait des radiations infrarouges émises par de grandes quantités d’hydrogène. Une telle atmosphère pourrait être retenue par la gravité d’un corps de la taille de la Terre. Il a été calculé que pour un objet similaire à la Terre ayant une pression atmosphérique de l’ordre d’un kilobar et réunissant des conditions particulières, l'énergie géothermique serait suffisante pour chauffer la surface à des températures au-dessus du point de fusion d'eau^[16]. Ainsi, il est proposé que des corps planétaires interstellaires ayant des océans liquides puissent exister. Pour ce cas de figure, il est suggéré que les corps restent géologiquement actifs sur de longues périodes pour fournir une magnétosphère protectrice (créée par un géodynamisme et par un volcanisme sous-marin susceptibles d’être favorable à la vie)^[16]. L’auteur reconnaît par ailleurs que ces corps seront difficiles à découvrir en raison de la faiblesse des émissions micro-ondes thermales émanant des couches les plus basses de l'atmosphère.

Possibilité de lunes interstellaires

De plus, une étude de scénarios d'éjection de planètes simulée a suggéré qu'environ 5% des planètes de masse comparable à la Terre retiendraient leurs lunes après l'éjection. Il existerait donc des lunes interstellaires. Une grande lune serait dans ce cas utile pour la préservation d’une atmosphère et de la vie grâce au chauffage dû aux forces de marée^[17].

Les planètes perdues du système solaire

L’idée que les systèmes solaires éjectent des planètes dans l’espace interstellaire implique que notre propre système a durant sa formation il y a 4,6 milliards d’années perdu quelques-unes de ses dernières. Une preuve de ces pertes réside dans l’absence d’orbite stable entre Jupiter et Neptune. Il est possible qu’une planète qui se serait formée à une distance du Soleil de l’ordre de 5 UA à 30 UA se soit fait éjecter. En tenant compte de la vitesse d’éjection observée lors de simulation numérique, les hypothétiques sœurs de la Terre doivent se situer actuellement à environ 1500 années-lumière^[12].

Les planètes interstellaires dans la culture populaire

Dans When World Collide, écrit en 1932 par Phillip Wylie, la Terre est d'abord dévastée puis complètement détruite par « Alpha de Bronson », une planète interstellaire de type géante gazeuse, autour de laquelle gravite « Béta de Bronson », un satellite de taille terrestre. Plusieurs groupes de survivants réussissent pourtant à s'enfuir de la Terre et à rejoindre Béta Bronson qui s’arrache ensuite de l’impact gravitationnel de la géante gazeuse grâce à la collision. Dans l'adaptation cinématographique faite en1951, « Alpha de Bronson » a été rebaptisé « Bellus », et « Béta Bronson » appelé « Zyra ».

• Le conte A pail of Air de Fritz Leiber, qui fut raconté à la radio en mars 1956 dans l’émission X Minus One, mit en scène un garçon vivant sur la Terre après que celle-ci eut été arrachée de la gravité du Soleil et capturé par une "étoile sombre passagère". Bien qu’elle ne fut pas nommée comme telle, cette dernière partageait de nombreuses caractéristiques d’une planète interstellaire.

• Dans Star Trek: Deep Space Nine, la planète des Fondateurs est une planète interstellaire perdue dans une nébuleuse ; elle offre des conditions climatiques capables de soutenir la vie.

• Dans l'épisode « rogue planet » de la série Star Trek, l'Entreprise trouve par hasard une planète interstellaire ayant une atmosphère semblable à la Terre. La planète a été chauffée par les bouches volcaniques qui ont expulsé de la chaleur dans l'atmosphère, soutenant ainsi l'écologie de la planète.

• Dans Warhammer 40,000 univers, le Temple des Assassins Culexus de l'Officio Assassinorum est situé profondément sous la surface d'une planète interstellaire.

• La planète Zonama Sekot dans Star wars (dans la série New jedi order) est une planète interstellaire d’un genre particulier. Elle est en fait un énorme être vivant.

• Dans Cosmos 1999, la Lune est délogée de son orbite à cause d’une explosion de résidus radioactifs. La Lune devient alors une planète flottante.

• Dans le roman Dying of the Light de George R. R. Martin, la planète « Worlon » est une planète interstellaire.

• Dans la série animée Ulysse 31, Ulysse rejoint la Terre à partir de la base jovienne de Troie mais sa trajectoire croise une planète interstellaire non-cartographiée, celle des prêtres du Cyclope.

• Dans la série animée Sailor Moon, la Terre est attaquée au XXXI^e siècle par les habitants de la planète Némesis, planète interstellaire appartenant jadis au système solaire.

• Dans le roman Le Monde de Satan, de Poul Anderson, l'explorateur David Falkayn essaye de s'approprier les droits de sa découverte, ce qui l'entraîne dans une série d'aventures.

Voir aussi

• Planète, objet formé dans un disque proto-planétaire
• Naine brune, objet de plus de 13 masses joviennes
• Cha 110913-773444, premier objet libre de masse planétaire (à 500 al)
• Oph 162225-240515, objet libre de masse planétaire binaire (à 400 al)

Sources

Sources générales

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Rogue planet » (voir la liste des auteurs)
• (en) Pavel Kroupa et Jérôme Bouvier, « On the origin of brown dwarfs and free-floating planetary-mass objects », dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 346, n^o 2, 2003, p. 369-380 [résumé, texte intégral] 
• (en) Kevin L. Luhman et coll., « Spitzer Discovery of a Planetary-Mass Brown Dwarf with a Circumstellar Disk », dans The Astrophysical Journal, vol. 635, n^o 1, 2005, p. 93-96 [résumé, texte intégral] 

Références

1. ↑ Kroupa & Bouvier (2003), p. 346
2. ↑ (en) Cheongho Han, « Secure Identification of Free-floating Planets », dans The Astrophysical Journal, vol. 644, n^o 2, 2006, p. 1232-1236 [résumé, texte intégral] 
3. ↑ Luhman et coll. (2005), p. 93
4. ↑ (en) K. N. Allers et coll., « Young, Low-Mass Brown Dwarfs with Mid-Infrared Excesses », dans The Astrophysical Journal, vol. 644, n^o 1, 2006, p. 364-377 [résumé, texte intégral] , p. 364
5. ↑ Rogue planet find makes astronomers ponder theory, publié en ligne sur CNN le 6 octobre 2000 [lire en ligne]
6. ↑ Mot proposé par Gibor Basri à l'Union astronomique internationale en 2003 ; il est formé à partir de planetary-mass object. La définition est d'être un astre de forme approximativement sphérique n'atteignant pas le seuil de fusion nucléaire en son sein.
7. ↑ La distinction entre planète et planète naine faite par l'IAU en 2006 contredit la définition proposée par Gibor Basri pour une planète : un planémo autour d'une étoile ou d'une naine brune.
8. ↑ Whitney Clavin, « Free-Floating Planets May be More Common Than Stars », Jet Propulsion Laboratory, 18 May 2011. Consulté le 18 May 2011
9. ↑ 'Exciting' find: Possible planets without orbits, AP News via Yahoo News, 18 May 2011.
10. ↑ Luhman et coll. (2005), p. 93-95
11. ↑ Rogue planet find makes astronomers ponder theory
12. ↑ ^{a et b} Article « Des milliards de planètes noires dans la galaxie », Ciel et espace n°427Août2007 p34-35
13. ↑ Kroupa & Bouvier (2003), p. 371-378
14. ↑ Astronomie magazinejuillet-août 2011, p.14
15. ↑ http://www.lefigaro.fr/sciences/2011/05/19/01008-20110519ARTFIG00590-des-planetes-sans-etoile-derivent-dans-le-vide-sideral.php
16. ↑ ^{a, b et c} Stevenson, David J. (1998). "Possibility of Life-Sustaining Planets in Interstellar Space". Nature.
17. ↑ Debes, John H.; Steinn Sigurðsson (October 20 2007). "The Survival Rate of Ejected Terrestrial Planets with Moons". The Astrophysical Journal 668: L167-L170

Liens externes

• Strange New Worlds Could Make Miniature Solar Systems Robert Roy Britt (SPACE.com) 05 June 2006 11:35 am ET
• Working Group on Extrasolar Planets - Definition of a "Planet" POSITION STATEMENT ON THE DEFINITION OF A "PLANET" (IAU) 2003
• The IAU draft definition of "planet" and "plutons" press release (International Astronomical Union) 2006
• Text of A Pail of Air and original radio broadcast