Pourquoi il est si compliqué de détecter une exoplanète dans une autre galaxie

Jamais l’existence d’une exoplanète dans une autre galaxie n’a encore été confirmée. Récemment, des scientifiques ont identifié une possible candidate dans la galaxie du Tourbillon, mais il faudra plusieurs dizaines d’années pour vérifier sa présence. Repérer avec certitude une exoplanète à l’intérieur d’une autre galaxie que la Voie lactée est particulièrement complexe.

Différentes méthodes de détection des exoplanètes

Pour le comprendre, il faut rappeler comment sont actuellement découverts ces astres. Plusieurs méthodes de détection existent et elles ont « toutes un espace de paramètres privilégié », explique à Numerama l’astrophysicienne Anne-Marie Lagrange de l’observatoire de Paris, directrice de recherche au CNRS. Dans tous les cas, « les deux paramètres importants sont la distance et la masse » de l’exoplanète qu’on cherche à détecter, poursuit l’astrophysicienne.

• La méthode des transits (méthode indirecte, basée sur l’occultation d’une étoile, lorsque son exoplanète passe devant elle) permet plutôt d’identifier des exoplanètes de « masses très petites (une fois ou deux la masse de la Terre) et très proches des étoiles » (autour desquelles elles tournent).
• La méthode des vitesses radiales (méthode indirecte, consistant à détecter le mouvement d’une étoile) permet de « détecter des planètes de façon indiscutable jusqu’à environ 5 unités astronomiques », soit la distance de Jupiter au Soleil. « Au-delà, c’est souvent difficile et ambigu », indique Anne-Marie Lagrange.
• La méthode de l’imagerie directe permet d’ « atteindre des planètes uniquement si elles sont plus distantes que 10 unités astronomiques de leur étoile ».

… et leurs limites

Problème : ces méthodes ont des limites, dès lors que l’on cherche à observer une candidate exoplanète très lointaine — ce qui inclut donc les cas où l’on veut rechercher dans d’autres galaxies. « Lorsque l’on va en dehors de la galaxie, les étoiles sont simplement trop faibles pour que ces méthodes-là fonctionnent », résume Anne-Marie Lagrange. Autrement dit, il n’y a pas assez de lumière qui nous parvient.

« La méthode radiale s’intéresse aux étoiles parents très proches de nous, dans la proche banlieue du Soleil, jusqu’à une centaine de parsecs. C’est basé sur la spectroscopie, c’est-à-dire la séparation de la lumière en fonction des longueurs d’onde. Il faut avoir beaucoup de photons [ndlr : particule de la lumière] pour pouvoir les disperser », poursuit la spécialiste. Quant à la méthode des transits, il faut également des étoiles brillantes — elle reste donc, elle aussi, limitée aux étoiles dans notre galaxie.

Une autre méthode semble intéressante à exploiter pour découvrir des exoplanètes plus lointaines, et potentiellement extragalactiques : celle de la lentille gravitationnelle (la présence d’un corps massif entre une source de lumière et l’observateur, qui déforme les images que l’on perçoit de cette source). Mais elle a aussi ses propres limites. « La difficulté, c’est qu’une fois qu’on a détecté la planète, on ne peut pas l’étudier plus en détail. On sait qu’il y a une planète autour d’une étoile, mais on ne la reverra pas. On l’a vue parce qu’elle et son étoile sont passées devant une autre étoile, qui était beaucoup plus lointaine. C’est une observation indirecte et on ne peut pas faire du suivi scientifique de la planète en question », détaille Anne-Marie Lagrange.

Cette méthode fait donc une part au hasard, ce qui ne veut pas dire qu’elle n’est pas utile aux scientifiques : ce hasard « permet de faire de la statistique. L’idée n’est pas d’étudier une planète particulière, mais en suivant beaucoup de systèmes, on pourra trouver les taux d’occurrence des planètes en fonction de la distance. »

« Explorer une diversité qu’on ne soupçonnait pas il y a 30 ans »

Malgré les difficultés, la recherche d’exoplanètes extragalactiques, ou tout simplement plus éloignées de nous dans la Voie lactée, est prometteuse. Repérer de tels mondes serait très intéressant pour encore mieux cerner la diversité des manières dont naissent et évoluent les exoplanètes. « Si on arrive à avoir une idée de la distance à l’étoile, cela donne des indices sur les processus de formation ou de survie des planètes. L’une des choses les plus intéressantes en exoplanétologie est de savoir comment se forment les planètes et d’étudier la diversité de ces formations. Les planètes qui existent dans l’Univers ne se sont peut-être pas formées toutes comme les planètes du système solaire », développe l’astrophysicienne. Pour les scientifiques, il serait précieux de connaître les propriétés de telles exoplanètes, ainsi que leurs liens avec leurs étoiles parentes.

Découvrir des exoplanètes dans d’autres galaxies serait donc un merveilleux moyen de faire des comparaisons, d’ « explorer cette diversité qu’on ne soupçonnait pas il y a 30 ans et qu’on n’a toujours pas fini d’explorer aujourd’hui ». La perspective de détecter des exoplanètes hors de la Voie lactée, ou même dans des environnements plus difficiles à atteindre de notre propre galaxie, pourrait permettre d’identifier des conditions physiques peut-être différentes, et de voir comment cela influencerait la formation des exoplanètes.