La plus légère des exoplanètes que l'on a pu photographier

Une équipe d'astronomes utilisant le VLT (Very Large Telescope) de l'ESO a acquis l'image d'un objet faiblement lumineux, en mouvementà proximité d'une étoile brillante. Il s'agirait de l’exoplanète la moins massive parmi celles détectées par imagerie directe.

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Près d'un millier d'exoplanètes ont été découvertes au moyen de méthodes indirectes, bien souvent basées sur la vitesse radiale ou le transit, 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, la même équipe vient sans doute de photographier le moins massif de ces objets.

« 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 de l’Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (Ipag), premier auteur de l'article faisant état de cette observation. « À 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. »

Cette image montre le ciel autour de la jeune étoile HD 95 086, située dans laconstellation de l'hémisphère sud de la Carène. C'est autour de HD 95 086 que l'on a peut-être photographié la plus légère des exoplanètes. © ESO, Digitized Sky Survey 2, Davide De Martin

L'optique adaptative au secours des astronomes

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. Une image suivante 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 HD 95 086. Enfin, sa brillance nous informe sur sa masse estimée : quatre à cinq fois seulement celle de Jupiter.

Les scientifiques ont utilisé Naco, l'instrument d'optique adaptative installé sur l'un des quatre télescopes de 8,2 m 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 contrasteentre la planète et l'étoile hôte de forte brillance.

L’exoplanète nouvellement découverte est en orbite autour de la jeune étoile HD 95 086 à une distance correspondant à environ 56 fois la distanceTerre-Soleil. L'étoile en elle-même est légèrement plus massive que le Soleilet 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.

Une exoplanète autour d'une jeune étoile

La jeunesse de cette étoile, âgée de 10 à 17 millions d'années seulement, conduit les astronomes à penser que cette 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 probable qu'elle se soit formée à partir d'un amas de gaz né d'instabilités gravitationnelles dans le disque », 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 depuis son lieu de naissance.

Gaël Chauvin, l’un des astronomes, conclut ainsi : « La brillance des étoilesnous permet d'estimer la température de surface de HD 95 086 b à environ 700 °C. 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 équipera bientôt le VLT. Peut-être révélera-t-il l'existence de planètes internes dans le système, s'il y en a ».

Cette image acquise par le VLT de l'ESO montre l’exoplanète nouvellement découverte HD 95 086 b, à proximité de son étoile hôte. Les observations ont été effectuées au moyen de Naco, un instrument d'optique adaptative du VLT en lumière infrarouge, et en utilisant la technique d'imagerie différentielle qui augmente le contraste entre la planète et son étoile hôte de brillance élevée. L'étoile a été supprimée de l'image pendant sa conception afin de faire ressortir la faible exoplanète et sa position est indiquée. L'exoplanète apparaît en bas à gauche. Le cercle bleu correspond à la taille de l'orbite de Neptune dans le Système solaire. © J. Rameau, ESO