Découverte de la première exoplanète candidate à l'extérieur de notre galaxie domestique Voie lactée

La découverte de la première exoplanète candidate dans le système binaire X M51-ULS-1 de la galaxie spirale Messier 51 (M51), également appelée Galaxie du Tourbillon , grâce à la technique des transits (observation des baisses de luminosité aux longueurs d'onde des rayons X plutôt qu'aux longueurs d'onde optiques), est une avancée majeure. Elle s'affranchit en effet des limitations de l'observation des baisses de luminosité aux longueurs d'onde optiques et ouvre la voie à la recherche d' exoplanètes dans les galaxies externes. La détection et la caractérisation de planètes dans ces galaxies ont des implications considérables pour la recherche de vie extraterrestre.

« Mais où sont-ils tous ? » s'était exclamé Fermi, durant l'été 1950, se demandant pourquoi aucune trace de vie extraterrestre n'avait été découverte dans l' espace malgré la forte probabilité de son existence. Trois quarts de siècle après cette phrase devenue célèbre, aucune preuve de vie n'a encore été trouvée ailleurs que sur Terre, mais les recherches se poursuivent. L'un des volets essentiels de ces recherches est la détection de planètes extrasolaires et la caractérisation de leur environnement afin d'y déceler d'éventuelles traces de vie.

Plus de 4 300 exoplanètes ont été découvertes ces dernières décennies ; leurs conditions pourraient, ou non, être propices à la vie. Toutes se situent dans notre galaxie . Aucune exoplanète n'avait été découverte en dehors de la Voie lactée. En réalité, rien ne prouve l'existence de systèmes planétaires dans une autre galaxie.

Des scientifiques ont annoncé la découverte, pour la première fois, d'une possible exoplanète dans une galaxie extérieure . Cette planète extrasolaire se situe dans la galaxie spirale Messier 51 (M51), également appelée galaxie du Tourbillon , à environ 28 millions d'années-lumière de notre galaxie, la Voie lactée.

On détecte généralement une planète en observant l'éclipse qu'elle produit lorsqu'elle transite devant son étoile , bloquant ainsi la lumière émise par celle-ci (technique du transit). Cet événement se traduit par une baisse temporaire de la luminosité de l'étoile. La recherche d' exoplanètes consiste à détecter ces variations de luminosité . Une autre méthode de détection des planètes repose sur la mesure de leur vitesse radiale. Toutes les exoplanètes de notre galaxie ont été détectées grâce à ces techniques, à des distances intragalactiques relativement courtes, de l'ordre de 3 000 années-lumière.

Cependant, la recherche de baisses de luminosité à de grandes distances intergalactiques pour détecter des exoplanètes en dehors de la Voie lactée est une tâche ardue, car une galaxie externe occupe une petite portion du ciel et la forte densité d' étoiles ne permet pas d'étudier chaque étoile individuellement avec suffisamment de précision pour détecter la présence d'une planète . De ce fait, la recherche dans le domaine optique au sein d'une galaxie externe était jusqu'à présent impossible et aucune exoplanète en dehors de notre galaxie n'avait pu être découverte. Les dernières recherches sont révolutionnaires et ouvrent la voie à la recherche d'exoplanètes dans d'autres galaxies. Elles semblent surmonter cette limitation en observant des baisses de luminosité dans le domaine des rayons X (au lieu du domaine optique), et ouvrent ainsi la voie à la recherche d' exoplanètes dans d'autres galaxies.

Les binaires X (XRB) des galaxies externes sont considérées comme idéales pour la recherche d' exoplanètes . Ces binaires sont composées d'une étoile normale et d'une étoile effondrée, comme une naine blanche ou un trou noir . Lorsque les étoiles sont suffisamment proches, la matière de l'étoile normale est attirée vers l'étoile dense sous l'effet de la gravité. De ce fait, la matière accrétée près de l'étoile dense devient surchauffée et émet des rayons X, apparaissant comme de brillantes sources de rayons X (XRS).

Avec l'idée de détecter des planètes en orbite autour de binaires à rayons X (XRB), l'équipe de recherche a recherché des baisses de luminosité des rayons X reçus des binaires à rayons X (XRB) brillantes dans trois galaxies externes, M51, M101 et M104.

L'équipe s'est finalement concentrée sur le binaire de rayons X M51-ULS-1 qui est l'une des sources de rayons X les plus brillantes de la galaxie M51. La baisse de luminosité des rayons X reçus par le télescope Chandra a été observée. Les données sur la baisse de luminosité ont été examinées pour diverses possibilités et se sont avérées adaptées au transit par une planète, très probablement de la taille de Saturne.  

Cette étude est également novatrice car elle a permis, pour la première fois, de rechercher avec succès des exoplanètes aux longueurs d'onde des rayons X. Plus largement, cette découverte majeure d' une exoplanète située en dehors de notre galaxie élargit le champ de la recherche d' exoplanètes à d'autres galaxies externes, ce qui a des implications pour la recherche de vie extraterrestre intelligente.

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Sources:  

1. Di Stefano, R., Berndtsson, J., Urquhart, R. et al. Une planète candidate possible dans une galaxie externe détectée par transit de rayons X. Astronomie de la nature 2021. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1038/s41550-021-01495-w Version pré-imprimée disponible à l'adresse https://arxiv.org/pdf/2009.08987.pdf  

2. Nasa. Chandra voit des preuves d'une planète possible dans une autre galaxie. Disponible en ligne sur https://chandra.harvard.edu/photo/2021/m51/ 

3. Nasa. Science – Objets – Étoiles binaires à rayons X. Disponible en ligne sur https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/binary_stars2.html  

4. Schwieterman E., Kiang N., et al 2018. Biosignatures d'exoplanètes : examen des signes de vie détectables à distance. Astrobiologie Vol. 18, n° 6. Publié en ligne le 1 juin 2018. DOI : https://doi.org/10.1089/ast.2017.1729