Il n'y a pas si longtemps, les astronomes ont commencé à découvrir les premières planètes autour d'autres étoiles. Étonnamment, la possibilité de le faire n'est peut-être pas si éloignée.
Avant d'explorer comment nous pourrions détecter des satellites de planètes éloignées, les astronomes doivent d'abord essayer de comprendre ce qu'ils peuvent rechercher. Heureusement, cette question cadre bien avec la compréhension qui se développe rapidement de la formation des systèmes solaires.
En général, il existe trois mécanismes par lesquels les planètes peuvent obtenir des satellites. Le plus simple est qu'ils se forment simplement ensemble à partir d'un seul disque d'accrétion. Un autre est qu'un impact massif peut faire tomber des matériaux d'une planète qui se transforme en satellite comme les astronomes pensent qu'il s'est passé avec notre propre Lune. Certaines estimations ont indiqué que de tels impacts devraient être fréquents et jusqu'à 1 sur 12 planètes semblables à la Terre pourraient avoir formé des lunes de cette manière. Enfin, un satellite peut être un astéroïde ou une comète capturé, comme c'est probablement le cas pour de nombreuses lunes de Jupiter et de Saturne.
Chacun de ces cas produit une gamme différente de masses. Les corps capturés sont probablement les plus petits et il est donc peu probable qu'ils soient détectables dans un avenir proche. Les lunes générées par l'impact ne devraient pouvoir former que des corps représentant 4% de la masse totale de la planète et, en tant que telles, elles sont également assez limitées. On pense que les plus grosses lunes se forment dans les disques autour de la formation de Jupiter comme des planètes. Ce sont les plus susceptibles d'être détectables.
La première méthode par laquelle les astronomes peuvent détecter ces lunes est par les changements qu'ils apporteraient dans l'oscillation de l'étoile qui a été utilisée pour détecter de nombreuses planètes extrasolaires à ce jour. Les astronomes ont déjà étudié comment une paire d'étoiles binaires peut affecter un système d'étoiles binaires sur une troisième étoile en orbite. Si l'étoile binaire est échangée contre une planète et une lune, il s'avère que les systèmes les plus faciles à détecter sont des lunes massives qui sont éloignées de la planète, mais proches de l'étoile parente. Cependant, sauf dans des cas extrêmes, la quantité d'oscillation que la paire pourrait induire dans l'étoile est si petite qu'elle serait submergée par le mouvement convectif de la surface de l'étoile, rendant la détection par cette méthode presque impossible.
Les astronomes ont commencé à détecter un grand nombre d'exoplanètes par des transits, où la planète provoque des éclipses mineures. Les astronomes pourraient-ils également détecter la présence de lunes de cette façon? Dans ce cas, la limite de détection serait à nouveau basée sur la taille de la lune. Actuellement, le Kepler le satellite devrait détecter des planètes de masse similaire à la Terre. Si des lunes existent autour d'une planète super-jovienne qui sont également de taille similaire à la Terre, elles devraient également être détectées. Cependant, former des lunes de cette taille est difficile. La plus grande lune du système solaire à Ganymède, qui représente 40% du diamètre de la Terre, la plaçant légèrement en dessous des seuils de détection actuels, mais potentiellement à la portée de futures missions d'exoplanètes.
Cependant, la détection directe des éclipses provoquées par les transits n'est pas la seule façon dont les transits pourraient être utilisés pour découvrir des exomoon. Au cours des dernières années, les astronomes ont commencé à utiliser l'oscillation d'autres planètes sur celles qu'ils avaient déjà découvertes pour déduire l'existence d'autres planètes dans le système de la même manière que le remorqueur gravitationnel de Neptune sur Uranus a permis aux astronomes de prédire l'existence de Neptune avant cela a été découvert. Une lune suffisamment massive pourrait provoquer des variations détectables du moment où le transit de la planète commencerait et se terminerait. Les astronomes ont déjà utilisé cette technique pour limiter la masse des lunes potentielles autour des exoplanètes HD 209458 et OGLE-TR-113b à 3 et 7 masses terrestres respectivement.
La première exoplanète découverte a été découverte autour d'un pulsar. Le remorqueur de cette planète a provoqué une variation de la pulsation régulière du battement du pulsar. Les pulsars battent souvent des centaines à des milliers de fois par seconde et en tant que tels, sont des indicateurs extrêmement sensibles de la présence de planètes. Le pulsar PSR B1257 + 12 est connu pour abriter une planète qui ne représente que 0,04% de la masse de la Terre, ce qui est bien en dessous du seuil de masse de nombreuses lunes. Ainsi, les variations de ces systèmes, causées par les lunes, seraient potentiellement détectables avec la technologie actuelle. Les astronomes l'ont déjà utilisé pour rechercher des lunes autour de la planète en orbite autour du PSR B1620-26 et ont exclu les lunes de plus de 12% de la masse de Jupiter dans la moitié d'une unité astronomique (la distance entre la Terre et le Soleil ou 93 millions de miles) de la planète .
La dernière méthode par laquelle les astronomes ont détecté des planètes qui pourraient potentiellement être utilisées pour les exomoon est l'observation directe. Étant donné que l'imagerie directe des exoplanètes n'a été réalisée qu'au cours des dernières années, cette option est probablement encore loin, mais les futures missions comme le coronographe Terrestrial Planet Finder peuvent la mettre dans le domaine des possibilités. Même si la lune n'est pas entièrement résolue, le décalage du centre du point de la paire peut être détectable avec les instruments actuels.
Dans l'ensemble, si l'explosion des connaissances sur les systèmes planétaires se poursuit, les astronomes devraient être capables de détecter des exomoon dans un avenir proche. La possibilité existe déjà pour certains cas, comme les planètes pulsar, mais en raison de leur rareté, la probabilité statistique de trouver une planète avec une lune suffisamment grande est faible. Mais à mesure que l'équipement continue de s'améliorer, abaissant les seuils de détection pour diverses méthodes, les premières exomoon devraient apparaître. Sans aucun doute, les premiers seront grands. Cela soulèvera la question de savoir quelles sortes de surfaces et potentiellement d'atmosphères ils peuvent avoir. À son tour, cela inspirerait plus de questions sur ce que la vie peut exister.
La source:
La détectabilité des lunes des planètes extra-solaires - Karen M. Lewis
