Objet libre de masse planétaire - Définition

Introduction

Un objet libre de masse planétaire' (ou planète interstellaire, planète noire, planète flottante, planète errante) (en anglais free-floating planetary-mass objects, free-floating planet, planetary-mass brown dwarf, sub-brown dwarf, et, parfois dans la presse, rogue planet ou interstellar planetary mass object) 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 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.

Objets candidats

Le premier candidat au statut d'objet libre de masse planétaire observé est Cha 110913-773444. 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. L’astronome espagnol Rafael Rebolo et son équipe affirment avoir découvert près de l’étoile Sigma d’Orion une douzaine de planètes isolées.

Atmosphère et possibilité de vie

En 1998, David J. Stevenson a publié un article un papier intitulé "Possibility of Life-Sustaining Planets in Interstellar Space". 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. 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). 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.

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.

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.