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Une orbite de 80.000 ans pour l'exoplanète GU Psc b

ActualitéClassé sous :Astronomie , exoplanète , planète extrasolaire

En croisant les observations directes menées avec plusieurs grands télescopes, une jeune équipe d'astrophysiciens a découvert un cas rare et remarquable d'exoplanète géante gravitant très loin de son étoile parent. Avec l'arrivée d'instruments toujours plus sensibles, les chercheurs ont bon espoir de multiplier les images directes de planètes lointaines.

Illustration de GU Psc b, exoplanète près de 13 fois plus massive que Jupiter, gravitant autour de sa jeune étoile parent à 2.000 fois la distance Terre-Soleil. Si nous pouvions nous y rendre, une révolution complète durerait 80.000 années terrestres ! © Lucas Granito

Lointaines, petites et des millions de fois moins lumineuses que leur étoile hôte, les exoplanètes restent difficiles à débusquer. Pour les astronomes, cela revient à rechercher de minuscules aiguilles dans d'innombrables meules de foin. Une tâche fastidieuse qui réclame, on l'imagine, beaucoup de patience, de persévérance et d'ingéniosité. Pour ce faire, les chercheurs-chasseurs ont le choix entre plusieurs méthodes (celles du transit et de la vitesse radiale sont les plus employées) pour les découvrir. Les cas d'observation directe sont, quant à eux, assez rares, car le plus souvent hors de portée de nos instruments modernes. Sur les quelque 1.800 exoplanètes confirmées à ce jour, seule une vingtaine l'ont été ainsi. Toutefois, un cas remarquable dévoilé par une jeune équipe d'astrophysiciens dans un article à paraître dans The Astrophysical Journal, également disponible sur arxiv, laisse entrevoir les promesses offertes par la sensibilité aiguisée des télescopes.

Emmenée par Marie-Ève Naud, étudiante québécoise préparant un doctorat de physique à l'université de Montréal, une équipe internationale d'astrophysiciens a attrapé dans ses filets une exoplanète massive distante de 2.000 unités astronomiques (soit environ 300 milliards de kilomètres) de son étoile. Sa période orbitale dépasse de loin toutes celles établies pour d'autres mondes (équivalents) connus, Système solaire inclus : 80.000 ans ! Désignée GU Psc b, elle apparaît distinctement sur les images collectées dans différentes longueurs d'onde, principalement le rayonnement infrarouge, par les caméras installées au foyer des télescopes de l'observatoire Gemini-Nord (Hawaï), de l'observatoire du Mont-Mégantic (Canada), du télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) et de l'observatoire W. M. Keck (Hawaï). Vu dans un télescope, l'espace entre les deux astres équivaut à la taille angulaire de Saturne.

« GU Psc b est un véritable cadeau de la nature », raconte Marie-Ève Naud. « La grande distance qui le sépare de son étoile offre de l'étudier en profondeur avec une variété d'instruments et permet une meilleure compréhension des exoplanètes géantes en général. »

Image composite (rayonnements visible et infrarouge) de la naine rouge GU Psc et de la planète géante qui lui gravite autour à 2.000 unités astronomiques, GU Psc b. Malgré une distance avec la Terre de 155 années-lumière, les deux astres restent bien séparés sur ces images capturées par les télescopes Gemini-Nord et CFHT. © CFHT, Gemini

Cibler les jeunes étoiles et leurs exoplanètes en refroidissement

La chance n'est pas étrangère à leur découverte, car bien entendu le choix des cibles à scruter est immense au sein de notre Galaxie, qui compte plus de 100 milliards de masses solaires. Aussi, dans un premier temps, menèrent-ils leur enquête dans le giron d'étoiles jeunes. Les planètes récemment apparues y sont en cours de refroidissement, ce qui en fait donc des proies relativement faciles à identifier dans l'infrarouge. Toutefois, remarque la responsable de l'étude, « nous avons observé plus de 90 étoiles et n'avons trouvé qu'une seule planète, c'est donc vraiment une curiosité astronomique ! » Ce n'est pas la première fois dans cette région galactique, car quelques mois auparavant, des astronomes annonçaient la découverte d'une exoplanète solitaire à quelque 100 années-lumière de nous : CFBDSIR2149, laquelle serait en relation avec le groupe mouvant AB Dorade. Appartenant à celui-ci, GU Psc est une naine rouge de type spectral M3, trois fois moins massive que notre Soleil, invisible à l'œil nu (magnitude 13,6). Âgée de seulement 100 millions d'années, elle brille paisiblement à 155 années-lumière de la Terre, en direction de la constellation des Poissons.

Pour déterminer la masse de GU Psc b, les jeunes chercheurs ont confronté ses caractéristiques lisibles dans le spectre aux différents modèles théoriques de formation planétaires. Ils en ont déduit qu'elle valait entre 9 et 13 fois celle de Jupiter. Quant à sa température, elle est estimée à 800 °C à sa surface. Cette découverte inattendue ouvre la voie à de nouveaux projets. Les jeunes scientifiques envisagent en effet d'étendre leurs recherches à des centaines d'autres étoiles et de recenser leur abondance. Grâce à la sensibilité croissante des caméras, l'imagerie directe d'exoplanètes distantes de leur étoile parent apparaît désormais accessible à travers de petits télescopes. Gemini et le futur télescope spatial James Webb seront également mis à contribution.

L'une des plus célèbres exoplanètes découvertes par observation directe est la très jeune Bêta Pictoris b (en orbite autour de la deuxième étoile la plus brillante de la constellation australe du Peintre). Remarquée fin 2008, elle fut plusieurs fois la cible d'Hubble et du VLT (Very Large Telescope, au Chili), labourant les nuées de poussières qui enveloppent ce soleil né voilà moins de 20 millions d'années. Grâce au nouveau GPI (Gemini Planetary Imager) -- caméra dix fois plus sensible que les précédentes -- installé au foyer de Gemini-Sud (Chili), des astrophysiciens ont récemment obtenu le meilleur cliché d'une lointaine planète géante.

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