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GJ 758b : une exoplanète autour d'une étoile de type solaire ?

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Qu'elle soit une planète ou une naine brune, GJ 758b tourne bien autour d'une étoile ressemblant à notre Soleil. Grâce aux instruments du télescope Subaru, c'est au moins l'objet le plus froid dont on possède une image thermique en dehors du système solaire.

Un comparaison entre la taille de la Terre, du Soleil, de Jupiter, de GJ 758 b et de GJ 758. Crédit : MPIAC Thalmann

Sur le diagramme de Hertzsprung-Russell, GJ 758 s'installe dans le type G. Dans notre ciel, on la trouve dans la constellation de la Lyre, distante de nous de seulement 50 années-lumière environ. Cela fait d'elle une étoile de type solaire et suffisamment proche pour que l'on puisse espérer y détecter une exoplanète.

On sait que dans ce cas, un bon indicateur est le déficit de l'étoile en lithium. Mais les chercheurs ayant utilisé les instruments du télescope Subaru à Hawaï ont fait mieux que postuler ou détecter la présence d'une exoplanète... Ils l'ont observée !

La localisation de l'étoile GJ 758 sur la sphère céleste sur une image de Hubble. Crédit : Stellarium software

Deux planètes en ligne de mire

Pour être précis, l'instrument HiCIAO de Subaru, en utilisant une technique d'imagerie connue sous le nom de Angular Differential Imaging (ADI), a mis en évidence un corps céleste d'une masse de 10 à 40 fois celle de Jupiter. En tenant compte de l'incertitude des mesures, il se pourrait que l'objet baptisé GJ 758b soit en fait une naine brune, c'est-à-dire ni vraiment une planète ni vraiment une étoile.

Les images prises dans l'infrarouge proche pendant le mois d'août 2009 montrent en tout cas clairement un objet en orbite autour de l'étoile à une distance supérieure à celle de Neptune dans notre système solaire. Un deuxième corps céleste sur une orbite plus proche se laisse même deviner.

En soustrayant la lumière propre à GJ 758, on voit apparaître un corps céleste, GJ 758b (B dans le cercle vert) et peut-être GJ 758c (C dans le cercle vert. Crédit : MPIA NAO

L'orbite de GJ 758b est assez elliptique et comme les images de Subaru ne le laissent pas deviner, sa distance moyenne à son étoile hôte est de 59 Unités Astronomiques (UA), à comparer aux 39 UA de Pluton. Sa masse et un processus de contraction gravitationnelle expliquent probablement que, bien qu'il soit plus froid qu'une étoile, sa température de surface est estimée à entre 550 et 640 K, ce qui est plutôt chaud en comparaison de celle de la surface de Neptune (70 K). On peut en déduire une fourchette pour l'âge de l'objet si cette hypothèse est correcte. Avec 10 masses joviennes, ses réserves en énergie gravitationnelle et son taux de refroidissement indiquent un astre pas plus vieux que 700 millions d'années environ. Avec 40 fois la masse de Jupiter, c'est un âge d'environ 8,7 milliards d'années qui sort des équations.


Une animation montrant une comparaison entre notre système solaire et celui de GJ 758. La période de l'orbite de GJ 758b est estimée à 1.200 ans. Crédit : MPIA / M. Feldt

Les observations vont se poursuivre mais elles sont déjà remarquables et montre tout le potentiel de la technique ADI, consistant à soustraire des images la majeure partie de la lumière émise par l'étoile pour ne plus laisser apparaître que celle des corps célestes en orbite autour d'elle. On devrait dans un avenir proche découvrir ainsi d'autre systèmes planétaires et préciser dans quelle mesure notre système solaire est une rareté ou non.

Les astronomes vont chercher à déterminer si le second objet détecté est bien une planète ou simplement une étoile à l'arrière plan. Dans la première hypothèse, GJ 758 b et c sont plus probablement des jeunes planètes que des naines brunes. Elles ne pourraient pas être stables sur des orbites aussi rapprochées si elles étaient des naines brunes, selon l'astronome Motohide Tamura.

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