La méthode des microlentilles gravitationnelles

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Quand une étoile amplifie la lumière d’une autre étoile: un effet de relativité générale

Après l’astrométrie, la vélocimétrie et l’observation des transits, une nouvelle méthode originale de recherche d’exoplanètes a été entreprise. Elle repose sur une application de la théorie générale de la relativité d’Einstein, selon laquelle les rayons lumineux se courbent à proximité des objets très massifs. L’effet a pu être mis en évidence dès 1917 lors d’une éclipse solaire: en mesurant précisément la position d’étoiles lointaines situées à proximité du bord solaire, les astronomes ont pu observer le décalage prédit par la théorie. On peut donc comparer le champ de gravité d’une étoile ou d’une galaxie à une lentille ayant la propriété de courber les rayons lumineux, d’où le nom de «lentille gravitationnelle». Ces lentilles ont la propriété d’amplifier la lumière de certains astrès d’arrière-plan : si une étoile passe exactement devant un astre lointain, le flux de cet astre peut se trouver, au moment exact du passage, fortement amplifié par la lentille gravitationnelle qui fait converger les rayons vers l’observateur.
Cet effet a été appliqué à la recherche systématique d’étoiles très peu lumineuses dans notre galaxie, comme les fameuses naines brunes. L’idée est un peu la même que pour les transits : on surveille systématiquement un champ contenant des milliers, voire des millions d’étoiles. Mais ici, au lieu de rechercher une baisse de l’intensité lumineuse, on cherche au contraire une augmentation temporaire due au passage sur la ligne de visée d’une étoile trop peu lumineuse pour être détectée directement. C’est ce que l’on appelle une microlentille gravitationnelle. On observera alors une courbe de lumière qui passera par un maximum de flux pendant une durée pouvant aller de quelques jours à quelques semaines.
La recherche d’exoplanètes est en fait un «sous-produit» de cette recherche d’étoiles de faible masse. Car si l’étoile qui produit la microlentille est accompagnée d’une planète, la courbe de lumière présentera une anomalie au moment du passage de la planète devant l’étoile la plus lointaine. Et cela marche, puisque deux planètes ont déjà été détectées, l’une en 2003, l’autre en 2005. L’ennui est que ce phénomène ne peut-être prédit à l’avance — il nécessite, comme dans le cas des transits, une géométrie particulière — et que, de plus, ce phénomène n’est pas reproductible, puisque le passage de l’étoile et de son éventuelle exoplanète devant l’objet lointain est fortuit. La méthode des microlentilles consiste donc à observer systématiquement un champ d’étoiles particulièrement dense, par exemple dans la direction du centre galactique. Plusieurs expériences sont en cours comme PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork), OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) et MOA (Microlensing Experiments for Astrophysics). Pour l’instant, peu de naines brunes ont été découvertes; peut-être la chasse aux exoplanètes sera-t-elle plus fructueuse. . . Remarquons cependant que si OGLE a détecté plusieurs exoplanètes, c’est en majorité par transit et non pas par effet de microlentille.