Vue d’artiste du système β Pictoris. Au moins deux planètes géantes, âgées de 23 millions d’années tout au plus, orbitent autour de l’étoile (non visible) : β Pictoris c, la plus proche et qui vient d’être découverte, et β Pictoris b, plus éloignée. Le disque de poussières et de gaz est visible à l’arrière-plan. © P Rubini / AM Lagrange

Sciences

Exoplanète : le système de Bêta Pictoris s'enrichit d'une deuxième super-Jupiter

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L'étoile Bêta Pictoris (β Pic) est une star dans le domaine de l'étude de la formation des planètes depuis le début des années 1980. On vient de découvrir une seconde super-Jupiter, Bêta Pictoris c, autour de cet astre situé à seulement 63 années-lumière du Soleil et propice aux observations du futur Extremely Large Telescopes (ELT).

L'étoile Bêta Pictoris (β Pic) est célèbre dans le monde de l'astronomie depuis des décennies. Elle fait partie des objets que l'on étudie pour percer les secrets de la formation planétaire, du Système solaire initialement puis, plus généralement, des exoplanètes depuis le début de la saga de leur découverte en 1995. Les astronomes avaient de très bonnes raisons de s'intéresser à cette étoile blanche pour comprendre l'enfance du Système solaire. En effet, la théorie de l'évolution stellaire et les observations la concernant indiquaient clairement qu'elle avait débuté sa vie sur la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russel depuis environ 23 millions d'années.

Un zoom vertigineux en direction de Bêta Pictoris. © European Southern Observatory (ESO)

Comme elle est située à une distance d'environ 63 années-lumière du Système solaire dans la constellation australe du Peintre, elle était donc suffisamment proche au début des années 1980 pour être une cible toute trouvée pour le satellite Iras (Infrared Astronomical Satellite), un télescope spatial qui fut le tout premier à effectuer une couverture complète du ciel dans l'infrarouge.

Lancé le 25 janvier 1983 sur une orbite héliosynchrone, Iras n'avait pas tardé à mettre en évidence un excès d'émission infrarouge autour de l'étoile Bêta Pictoris. Excès que les astrophysiciens ont rapidement interprété comme l'une des toutes premières détections d'un disque de poussières autour d'une étoile. Cette hypothèse a d'ailleurs été vérifiée l'année suivante, en 1984, avec une imagerie directe de ce disque circumstellaire : une grande première pour l'époque.

On voit sur cette photo composite, prise dans l'infrarouge proche, le système de Bêta Pictoris. Le disque de débris est bien visible ainsi que l'exoplanète Bêta Pictoris b. En haut à droite, se trouve la comparaison avec la taille de l'orbite de Saturne. © ESO/A-M. Lagrange et al.

De Bêta Pictoris b à Bêta Pictoris c

En 2008, comme on s'y attendait du fait de la théorie de la formation des systèmes planétaires, une exoplanète, Bêta Pictoris b (encore désignée par β Pictoris b), a finalement été découverte dans ce disque (un disque de débris issu d'un disque protoplanétaire ayant perdu son gaz) avec le système d'optique adaptative Naco du Very Large Telescope, dans le désert d'Atacama au Chili, grâce à Anne-Marie Lagrange, directrice de recherche au CNRS et membre du Laboratoire d'astrophysique de Grenoble, et son équipe. Il s'agissait là aussi d'une découverte faite par imagerie directe, ce qui est encore rare avec des exoplanètes. Bêta Pictoris b est un exemple de super-Jupiter avec une masse estimée à 9 et 13 fois la masse de Jupiter, laquelle est environ 318 fois plus massive que la Terre.

Disque de poussières entourant β Pictoris et position des planètes β Pictoris b et c. © P Rubini / AM Lagrange

Aujourd'hui, une autre équipe d'astronomes également dirigée par Anne-Marie Lagrange (toujours à l'Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble) vient de récidiver -- certains membres de cette équipe appartiennent à d'autres laboratoires français comme le laboratoire Lagrange (CNRS/Observatoire de la Côte d'Azur/Université Côte d'Azur), le Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (CNRS/Observatoire de Paris - PSL/Sorbonne Université/Université de Paris) et l'Institut d'astrophysique de Paris.

Ces chercheurs annoncent dans un article publié dans le célèbre journal Nature Astronomy qu'ils ont débusqué une autre exoplanète en orbite autour de Bêta Pictoris qui tout naturellement a été baptisée Bêta Pictoris c (β Pictoris c).

La découverte est indirecte cette fois-ci, elle repose sur plus de 10 années de données spectroscopiques collectées avec le célèbre instrument Harps à l'Observatoire de La Silla de l'ESO, au Chili. Il s'agit donc de la mise en œuvre de la méthode des vitesses radiales. Elle a permis de déterminer une masse d'environ neuf fois celle de Jupiter pour Bêta Pictoris c, ainsi qu'une période orbitale de 1.200 jours environ.

Bêta Pictoris c est plus proche de son étoile hôte que ne l'est Bêta Pictoris b qui est 3,3 fois plus éloignée. La distance de Bêta Pictoris c à son soleil est comparable à celle des objets formant la ceinture d'astéroïdes dans notre Système solaire. Selon un communiqué du CNRS, les astronomes s'attendent à avoir plus d'informations sur cette exoplanète en utilisant les données astrométriques du satellite Gaia de l'Esa et dans un futur proche, les données que fournira l'Extremely Large Telescope, le grand télescope européen de l'ESO en construction au Chili.

  • Le disque de débris autour de l'étoile Bêta Pictoris a été l'un des premiers découverts et imagés au début des années 1980.
  • En 2008, autour de cette étoile et située à 63 années-lumière de la Terre, une exoplanète Bêta Pictoris b a été repérée.
  • En 2019, après 10 ans d'observations patientes en utilisant la méthode des vitesses radiales avec l’instrument Harps à l’Observatoire de La Silla de l’ESO, au Chili, une seconde exoplanète, encore une géante gazeuse, une super-Jupiter, a été découverte : Bêta Pictoris c.
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