Communiqué de presse

La plus légère des exoplanètes jamais photographiée ?

3 juin 2013

Une équipe d'astronomes utilisant le Très Grand Télescope (VLT) de l'ESO a acquis l'image d'un objet faiblement lumineux en mouvement à proximité d'une étoile brillante. Dotée d'une masse voisine de quatre ou cinq fois celle de Jupiter, il s'agirait de la planète la moins massive située à l'extérieur de notre Système Solaire et découverte au moyen d’observations par imagerie directe. Cette découverte apporte une contribution importante à notre compréhension de la formation et de l'évolution des systèmes planétaires.

Près d'un millier d'exoplanètes ont été découvertes au moyen de méthodes indirectes – bien souvent basées sur la vitesse radiale ou le transit [1] et de nombreuses autres candidates attendent la confirmation de leur découverte. Une vingtaine d'exoplanètes seulement a fait l'objet d'observations par imagerie directe. Neuf ans après l'obtention de la première image d'une exoplanète par le VLT, le compagnon planétaire de la naine brune 2M1207 (eso0428), la même équipe a photographié le moins massif sans doute de ces objets [2][3].

"L'imagerie directe de planètes est une technique extrêmement difficile dont la mise en œuvre requiert l'utilisation des instruments les plus pointus, qu'il s'agisse d'instruments au sol ou dans l'espace" précise Julien Rameau (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, France), premier auteur de l'article faisant état de la découverte. "A ce jour, seules quelques planètes ont été découvertes au moyen de l'observation directe, ce qui transforme chaque découverte en une véritable balise sur le chemin de la compréhension des planètes géantes et de leur mode de formation".

Sur les nouveaux clichés, la probable planète apparaît sous l'aspect d'un point peu lumineux mais net à proximité de l'étoile HD 95 086. Un cliché suivant montre par ailleurs qu'elle s'est lentement déplacée dans le ciel par rapport à l'étoile. Cela signifie que l'objet, désigné sous l'appellation HD 95 086 b, est en orbite autour de l'étoile. Enfin, sa brillance nous informe sur sa masse estimée : quatre à cinq fois seulement celle de Jupiter.

L'équipe a utilisé NACO, l'instrument d'optique adaptative installé sur l'un des quatre télescopes de 8,2 mètres du VLT de l'ESO. Cet instrument permet aux astronomes de s'affranchir de la quasi-totalité des effets de flou causés par l'atmosphère et d'obtenir des images dotées d'une très grande résolution. Les observations ont été effectuées en lumière infrarouge au moyen d'une technique d'imagerie différentielle qui augmente le contraste entre la planète et l'étoile hôte de brillance élevée.

La planète nouvellement découverte est en orbite autour de la jeune étoile HD 95 086 à une distance correspondant à environ 56 fois la distance Terre-Soleil ou deux fois la distance Neptune-Soleil. L'étoile en elle-même est légèrement plus massive que le Soleil et est entourée d'un disque de débris. Ces propriétés ont permis aux astronomes de l'identifier comme candidate idéale pour abriter de jeunes planètes massives. Le système se situe à environ 300 années-lumière de la Terre.

La jeunesse de cette étoile, âgée de 10 à 17 millions d'années seulement, conduit les astronomes à penser que cette nouvelle planète s'est probablement formée au sein du disque de gaz et de poussière qui entoure l'étoile. "Sa position actuelle soulève des questions relatives à son processus de formation. Il est possible qu'elle se soit constituée à partir de l'agrégation de roches qui composent un noyau solide à la surface duquel se sont lentement accumulés les gaz environnants au point de former une atmosphère épaisse ; il est également possible qu'elle se soit constituée à partir d'un amas de gaz né d'instabilités gravitationnelles dans le disque" nous explique Anne-Marie Lagrange, autre membre de l'équipe. "Les interactions entre la planète et le disque lui-même ou avec d'autres planètes ont également pu contribuer au déplacement de la planète de son lieu de naissance".

Gaël Chauvin, un autre membre de l'équipe, conclut ainsi : "La brillance des étoiles nous permet d'estimer la température de surface de HD 95 086 b à environ 700 degrés Celsius. C'est suffisamment frais pour que de la vapeur d'eau et peut-être du méthane soient présents dans l'atmosphère. Ce sera un objet très intéressant à étudier avec l'instrument SPHERE qui bientôt équipera le VLT. Peut-être révèlera-t-il l'existence de planètes internes dans le système – s'il y en a." [4]

Notes

[1] Les astronomes ont déjà confirmé l'existence d'un millier de planètes en orbite autour d'étoiles autres que le Soleil. La plupart d'entre elles ont été découvertes au moyen de méthodes indirectes capables de détecter les effets des planètes sur leurs étoiles hôtes – les chutes de luminosité causées par le passage de planètes devant leurs étoiles hôtes (méthode des transits), ou l'oscillation de vitesse résultant de l'attraction gravitationnelle des planètes en orbite (méthode de la vitesse radiale). A ce jour, seule une vingtaine d'exoplanètes a fait l'objet d'observations directes.

[2] Il est possible que Fomalhaut b ait une plus faible masse, mais sa luminosité semble être affectée par la réflexion de la lumière par la poussière environnante, ce qui rend la détermination de sa masse incertaine.

[3] Cette équipe a également observé une exoplanète en orbite autour de l'étoile Beta Pictoris (eso1024), ainsi que quelques autres.

[4] SPHERE fait partie de la seconde génération d'instruments d'optique adaptative et sera installé sur le VLT fin 2013.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé "Discovery of a probable 4-5 Jupiter-mass exoplanet to HD95086 by direct-imaging" à paraître dans la revue Astrophysical Journal Letters.

L'équipe est constituée de J. Rameau (Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble France [IPAG]), G. Chauvin (IPAG), A.-M. Lagrange (IPAG), A. Boccaletti (Observatoire de Paris, France; Université Pierre et Marie Curie Paris 6 et Université Denis Diderot Paris 7, Meudon, France), S. P. Quanz (Institut d'Astronomie, ETH Zurich, Suisse), M. Bonnefoy (Institut Max Planck pour l'Astronomie, Heidelberg, Allemagne [MPIA]), J. H. Girard (ESO, Santiago, Chili), P. Delorme (IPAG), S. Desidera (INAF–Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), H. Klahr (MPIA), C. Mordasini (MPIA), C. Dumas (ESO, Santiago, Chili), M. Bonavita (INAF–Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), Tiffany Meshkat (Observatoire de Leiden, Pays-Bas), Vanessa Bailey (Université d'Arizona, USA), et Matthew Kenworthy (Observatoire de Leiden, Pays-Bas).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

Liens

• L'article scientifique
• Photos du VLT
• Images acquises avec NACO 

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Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble
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Courriel: julien.rameau@obs.ujf-grenoble.fr

Gaël Chauvin
Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble
France
Tél: +33 476 635 886
Courriel: gael.chauvin@obs.ujf-grenoble.fr

Anne-Marie Lagrange
Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble
France Tél: + 33 476 514 203
Courriel: anne-marie.lagrange@obs.ujf-grenoble.fr

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1324.