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Exoplanète : une journée dure huit heures sur Bêta Pictoris b

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Grâce au Very Large Telescope (VLT) de l'Eso, des chercheurs ont pu déterminer la vitesse de rotation de Bêta Pictoris b, une exoplanète située à 63 années-lumière de la Terre. Il est ainsi apparu qu'elle tournait à une vitesse bien plus élevée que notre planète.

Vue d’artiste de l’exoplanète Bêta Pictoris b. Les chercheurs ont montré que sa vitesse de rotation à l'équateur avoisinait les 100.000 km/h. Elle est donc 58 fois plus importante que celle de la Terre. © Eso

Située dans la constellation australe du Peintre à environ 63 années-lumière de la Terre, l'exoplanète Bêta Pictoris b est en rotation autour de Bêta Pictoris, une étoile entourée d'un disque géant de débris poussiéreux. Découverte il y a six ans environ, elle fut l'une des toutes premières exoplanètes à être détectées au moyen de l'imagerie directe. Elle est en orbite autour de son étoile hôte à une distance équivalant à huit fois la distance Terre-Soleil, ce qui en fait l'exoplanète la plus proche de son étoile à faire l'objet d'une imagerie directe.

C'est au moyen de l'instrument Crires qui équipe le VLT qu'une équipe d'astronomes néerlandais de l'université de Leyde et de l'Institut hollandais de recherche spatiale (Sron) a récemment déterminé la valeur de la vitesse de rotation équatoriale de Bêta Pictoris b : au moins 100.000 km/h. À titre de comparaison, la vitesse de Jupiter à l'équateur avoisine 47.000 km/h et celle de la Terre 1.700 km/h seulement. Ainsi, bien que Bêta Pictoris b soit 16 fois plus grande et 3.000 fois plus massive que la Terre, la durée du jour n'y excède pas huit heures.

Ce graphe montre les vitesses de rotation de plusieurs des planètes de notre Système solaire ainsi que celle de la planète Bêta Pictoris b dont la détermination est toute récente. Le nouveau résultat obtenu pour Bêta Pictoris b étend aux exoplanètes la relation entre masse et vitesse de rotation déduite de l'étude des planètes du Système solaire : plus une planète est massive, plus elle tourne vite. © Eso

« La raison pour laquelle certaines planètes sont animées d'une vitesse de rotation rapide et d'autres d'une vitesse de rotation plus lente est inconnue », confie Remco de Kok, auteur de l'étude. « Mais cette toute première mesure de la vitesse de rotation d'une exoplanète vient confirmer la tendance qui se dessine dans le Système solaire : les planètes les plus massives tournent plus rapidement. Et cela est également vrai pour les exoplanètes : il doit s'agir là d'une conséquence directe et universelle du processus de formation des planètes. »

Bientôt une cartographie de Bêta Pictoris b ?

Âgée de 20 millions d'années seulement, Bêta Pictoris b est une très jeune planète comparée à la Terre, formée voici 4,5 milliards d'années. Au fil du temps, elle se refroidira et se contractera, ce qui augmentera encore sa vitesse de rotation, une conséquence directe de la conservation du mouvement angulaire. D'autres processus sont également susceptibles d'influer sur la rotation de la planète. À titre d'exemple, la vitesse de rotation de la Terre diminue lentement au fil du temps, en raison des interactions de marée avec notre Lune.

Les astronomes ont utilisé une technique précise baptisée spectroscopie à haute dispersion pour séparer la lumière dans ses différentes couleurs ou longueurs d'onde du spectre. L'utilisation de l'effet Doppler, un décalage de longueur d'onde généré par l'approche ou l'éloignement des différentes zones de la planète, leur a permis d'établir la rotation différentielle de Bêta Pictoris b. L'élimination des effets parasites de l'étoile hôte, de brillance bien plus élevée, a ensuite permis d'extraire le signal de rotation en provenance de cette planète.

« Nous avons mesuré les longueurs d'onde du rayonnement issu de la planète avec une précision de 1 pour 100.000 afin de pouvoir mesurer la vitesse des objets émetteurs au moyen de l'effet Doppler, ajoute Ignas Snellen, le principal auteur de l'étude. Cette technique a révélé l'existence de portions de surface qui s'approchent ou s'éloignent de nous à des vitesses distinctes, ce qui signifie que l'étoile est en rotation autour de son axe. » Cette technique est étroitement liée à l'imagerie Doppler, dont l'utilisation a permis, des décennies durant, de cartographier les surfaces d'étoiles, et récemment celle de la naine brune Luhman 16B. Le fait que Bêta Pictoris b soit animée d'une vitesse de rotation élevée permettra prochainement aux scientifiques de dresser une cartographie globale de la planète, sur laquelle apparaîtront peut-être de vastes formations nuageuses ainsi que de grandes tempêtes.