En 1992, des astronomes ont découvert les premières exoplanètes dans une partie inattendue de l’univers : autour d’un pulsar, un cadavre stellaire en rotation rapide.
Peu d’autres planètes pulsars ont été découvertes depuis lors, et pour une bonne raison : dans nouvelle recherche détaillé le 12 juillet sur les Rencontres Nationales d’Astronomie en Angleterre, les astronomes découvrent maintenant que de tels mondes de pulsars peuvent s’avérer incroyablement rares.
Voici le contexte — Les astronomes ont découvert les premières exoplanètes connues autour du pulsar PSR B1257+12 en 1992, situé à environ 2 300 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge. Un pulsar est une sorte d’étoile à neutrons, le cadavre d’une étoile morte dans une explosion catastrophique connue sous le nom de supernova, dont la gravité est suffisamment forte pour écraser des protons avec des électrons pour former des neutrons – mais pas assez massive pour devenir une trou noir.
La nature violente d’une supernova envoie souvent les restes de son étoile progénitrice tourbillonner. Une étoile à neutrons en rotation peut tourner jusqu’à 700 fois par seconde, émettant des faisceaux étroits d’ondes radio à partir de ses pôles magnétiques qui clignotent comme des balises de phare, ce qui lui vaut le nom de “pulsar”, qui est l’abréviation d'”étoile pulsante”.
Si un pulsar est en orbite autour d’une planète, le pulsar vacillera légèrement en raison de l’attraction gravitationnelle de ce monde. “Nous pouvons détecter les impulsions du pulsar arrivant plus tôt ou plus tard que prévu à cause de ce petit mouvement”, étudie l’auteur principal Michel Keithastrophysicien à l’Université de Manchester en Angleterre, raconte Inverse. “Cette technique de synchronisation des pulsars est extrêmement sensible, car nous pouvons suivre chaque rotation du pulsar sur de nombreuses années.”
PSR B1257 + 12 est maintenant connu pour héberger au moins trois planètes de masse similaire aux planètes rocheuses de notre système solaire. Bien que les scientifiques aient détecté près de 5 000 exoplanètes au cours des 30 années qui ont suivi, seuls cinq autres pulsars sont connus pour héberger quoi que ce soit ressemblant à une planète. Ceux-ci ne se sont probablement pas formés autour de ces pulsars comme les mondes ordinaires. Les compagnons de quatre de ces cinq pulsars sont des étoiles mortes froides connues sous le nom de naines blanches qui se sont refroidies et se sont dépouillées de suffisamment de matière pour devenir “planètes de diamant.” La compagnon du cinquième pulsarune planète super-Jupiter, a probablement été capturée par l’étoile partenaire du pulsar.
Dans l’ensemble, PSR B1257 + 12 est actuellement le seul exemple connu d’étoile à neutrons avec des planètes de masse terrestre. Beaucoup reste inconnu sur la façon dont de tels mondes pourraient se former et survivre autour des pulsars.
QU’ONT FAIT LES SCIENTIFIQUES ? — Les astronomes ont effectué la plus grande recherche de planètes en orbite autour de pulsars à ce jour. Découvrir à quel point les planètes pulsars peuvent être communes ou non est une première étape clé pour découvrir comment elles pourraient se former en premier lieu, déclare l’auteur principal de l’étude Iuliana Nițu à l’Université de Manchester.
“Depuis la découverte de la première planète pulsar, on pense généralement qu’elles sont très rares”, explique Keith. “Cependant, c’est la première fois que nous effectuons une recherche très approfondie d’autres planètes.”
Les chercheurs ont analysé les données d’environ 800 pulsars que l’observatoire de Jodrell Bank dans le Cheshire, en Angleterre, a suivis au cours des 50 dernières années. Ils ont cherché des mondes allant d’un centième de la masse de la lune à 100 fois la masse de la Terre. La chasse impliquait des orbites qui prendraient des planètes allant de 20 jours à 17 ans pour se terminer, celles avec des formes ovales à la fois circulaires et plus “excentriques”. Une supernova peut presque entièrement perturber le système planétaire de son étoile progénitrice, “et tous les restes des planètes pourraient se retrouver sur des orbites très excentriques, s’accrochant à peine au pulsar”, explique Keith.
QU’ONT-ILS TROUVÉ ? — Les scientifiques ont découvert que la première exoplanète connue pourrait être extraordinairement rare – moins de 0,5 % de tous les pulsars connus peuvent héberger des planètes de masse terrestre. “Il est surprenant qu’un pulsar soit connu pour avoir trois planètes, et nous n’en voyons aucune ailleurs”, dit Keith.
Les deux tiers des quelque 800 pulsars semblent également très peu susceptibles d’héberger des compagnons de plus de deux à huit fois la masse de la Terre. Un pulsar, PSR J2007 + 3120, peut potentiellement héberger au moins deux exoplanètes, avec des masses quelques fois supérieures à celles de la Terre et des orbites qui prendraient environ 1,9 et 3,6 ans pour se terminer. Les observations à long terme à l’aide d’instruments très sensibles tels que le prochain Square Kilometre Array pourraient aider à confirmer s’il peut ou non posséder des mondes, selon les chercheurs.
“Les planètes de masse terrestre autour des pulsars ne ressembleraient en rien à la Terre – probablement des roches stériles soufflées par le rayonnement à haute énergie du pulsar”, a déclaré Keith.
Un scénario dans lequel un pulsar vient le plus héberger une planète suggère que la matière expulsée d’une étoile après qu’une supernova pourrait s’effondrer pour former un monde.
“Le matériau qui est expulsé de l’étoile n’est pas si différent du matériau qui a formé l’étoile à l’origine, et il n’est donc pas impossible qu’un disque similaire de gaz et de poussière puisse se former autour du pulsar, similaire à celui qui a formé le nôtre. système solaire », dit Keith. “Ce scénario semble très plausible, mais c’est un mystère quant à la raison pour laquelle cela ne semble s’être produit que pour un pulsar.”
ET APRÈS? — Les nouvelles données sur ces pulsars aideront les scientifiques à en savoir plus sur ces étoiles mortes, “qui sont des objets exotiques aux extrêmes de la physique”, note Keith. Les astronomes rendront également leurs algorithmes de chasse aux planètes accessibles au public afin que d’autres scientifiques puissent analyser leurs propres bases de données pour les mondes de pulsars, ajoute-t-il.
