En utilisant la technique du chronométrie de pulsar au radiotélescope décimétrique de l’Observatoire radioastronomique de Nançay une équipe internationale composée de chercheurs du CNRS, de l’Observatoire de Paris, du LPC2E à Orléans, de l’institut Max Planck et de l’université de Aalborg au Danemark, a découvert la trace de ce qui pourrait bien être la plus petite planète extra-solaire jamais découverte dans le système du pulsar PSR J0337+1715.
En 1992, le tout premier système planétaire était découvert autour du pulsar milliseconde PSR B1257+12 [1] grâce à la mesure de temps d’arrivée [2]. En 2014, le pulsar PSR J0337+1715 fut trouvé au coeur d’un système exceptionnel de trois étoiles [3] . Une publication à paraître dans A&A propose aujourd’hui l’existence autour de ce système triple d’une planète moins massive que la Lune ou similaire à la planète naine Pluton, en faisant potentiellement la plus petite planète extra-solaire jamais découverte à ce jour.
PSR J0337+1715 est exceptionnel : il est le seul pulsar à se trouver dans un système stellaire triple où les trois étoiles se situent dans un périmètre comparable à la taille de l’orbit terrestre, soit 1 unité astronomique. Cette configuration originale avait déjà permis d’effectuer des tests sans précédent de la relativité générale [4] .
Cependant, quelque chose clochait : un signal résiduel, non pris en compte par les modèles mathématiques, demeurait. C’est en tentant de comprendre la nature de ce signal que les chercheurs ont conclu qu’il pourrait s’agir d’une minuscule planète orbitant à distance du système triple, avec une période orbitale d’environ 8 ans .
Une hypothèse alternative est que le pulsar produise lui-même un signal aléatoire, un phénomène connu qui « mimerait » temporairement le signal d’une planète. Néanmoins, ici l’amplitude du signal est inhabituellement grande. Les prédictions obtenues selon les deux hypothèses diffèrent avec le temps, et donc les observations des prochaines années seront cruciales pour trancher la question.
Référence :
Explanation of the exceptionally strong timing noise of PSR J0337+1715 by a circum-ternary planet and consequences for gravity tests,
G. Voisin, I. Cognard, M. Saillenfest, T.M. Tauris, N. Wex, L. Guillemot, G. Theureau, P.C. Freire, M. Kramer. Astronomy and Astrophysics, Forthcoming article
[1] Wolszczan, A. & Frail, D. A. A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257 + 12. Nature 355, 145–147 (1992).
[2] La technique du chronométrie repose sur la mesure extrêmement précise, à la microseconde près, des temps d’arrivée des impulsions reçues de ce type d’étoiles à neutrons que l’on nomme pulsars. Cette technique est extrêment sensible à la moindre perturbation gravitationnelle. En effet, il suffit que le pulsar se déplace de seulement 300m pour que les impulsions arrivent en avance ou en retard selon que l’étoile se soit rapprochée ou éloignée du système Solaire. Une reconstruction mathématique très fine permet de relier ces perturbations à la présence de compagnons et de déduire leurs caractéristiques.
[3] Ransom, S. M. et al. A millisecond pulsar in a stellar triple system. Nature 505, 520–524 (2014)
[4] Deux études indépendantes :
Archibald, A. M. et al. Universality of free fall from the orbital motion of a pulsar in a stellar triple system. Nature 559, 73–76 (2018)
Voisin, G. et al. An improved test of the strong equivalence principle with the pulsar in a triple star system. A&A 638, A24 (2020)
