Un nouveau détecteur d’exoplanètes basé sur les ondes gravitationnelles

Grâce au futur dispositif de mesure d’ondes gravitationnelles LISA, de nouvelles détections d’exoplanètes, plus éloignées que celles actuellement observables, sont à prévoir.

Depuis quelques années, leur effectif ne cesse de gonfler : on dénombre désormais environ 4 000 exoplanètes confirmées, et elles sont tout autant à attendre la confirmation de leur statut. Les observations spatiales fournissent quantité d’informations et viennent approfondir la connaissance des scientifiques concernant ces planètes situées hors du Système solaire, qu’elles soient telluriques ou gazeuses. Mais les études se concentrent essentiellement sur les exoplanètes proches du Système solaire et situées entre ce dernier et le bulbe galactique, notamment à cause des limites de sensibilité des appareils de mesure et des techniques utilisées.

Les travaux réalisés par Camilla Danielski, chercheuse au laboratoire d’Astrophysique, instrumentation, modélisation de Paris-Saclay (Université Paris-Saclay, CNRS, CEA), et Nicola Tamanini de l’Institut Max Planck pour la physique gravitationnelle, laissent aujourd’hui entrevoir l’utilisation possible des dispositifs de la mission spatiale LISA pour la détection de nouvelles exoplanètes situées dans des systèmes éloignés, contenant deux naines blanches (ou d’autres binaires composés d’objets compacts et très denses).

LISA (Laser Interferometer Space Anatenna), de l’agence spatiale européenne (ESA), consiste, à l’horizon 2030, en la mise en orbite autour du Soleil de trois satellites formant un triangle équilatéral géant, reliés entre eux par des faisceaux laser. Ces satellites permettront de détecter et de mesurer les ondes gravitationnelles sur une gamme de longueur d’onde beaucoup plus grande que jusqu’à présent.

Depuis les premières observations d’ondes gravitationnelles en 2015, les chercheurs du monde entier souhaitent les utiliser pour détecter de nouveaux systèmes stellaires. L’émission de ce type particulier d’onde apparaît lorsque plusieurs objets célestes massifs (comme des trous noirs, des naines blanches, etc.) orbitent les uns autour des autres.

Dans la Galaxie, il existe de nombre systèmes binaires, composés de deux étoiles (ou même plus !), et la majeure partie des étoiles (97 %) finissent leur vie en tant que naines blanches. Grâce à la mesure des ondes gravitationnelles, détecter des exoplanètes proches de ce type de systèmes deviendra possible et les scientifiques accèderont alors à toutes les exoplanètes de la Voie lactée. En couplant ondes gravitationnelles et des ondes électromagnétiques, la caractérisation complète de ces nouvelles exoplanètes sera également accessible. Un pas de plus dans la compréhension de l’immensité spatiale.

Nicola Tamanini et Camilla Danielski. The gravitational-wave detection of exoplanets orbiting white dwarf binaries using LISA. Nature Astronomyvolume 3, pages 858–866 (2019).