Communiqué de presse

Un télescope de l’ESO capture la toute première image d’un système multi-planétaire autour d’une étoile de type Soleil

22 juillet 2020

Le Very Large Telescope de l’Observatoire Européen Austral (VLT de l’ESO) a acquis la toute première image d’une jeune étoile de type Soleil accompagnée de deux exoplanètes géantes. Les images de systèmes dotés de plusieurs planètes sont extrêmement rares. De plus, les astronomes n’avaient encore jamais observé de manière directe plus d’une planète en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil. Ce type d’observations peut permettre aux astronomes de mieux comprendre les processus de formation et d’évolution des planètes de notre propre Système Solaire.

 

Voici quelques semaines, l’ESO a publié une magnifique image du VLT révélant la naissance d’un système planétaire. Le même télescope, doté du même instrument, vient d’acquérir la toute première image directe d’un système planétaire autour d’une étoile de type Soleil, située à quelque 300 années lumière de la Terre et baptisée TYC 8998-760-1.

 « Cette découverte offre un aperçu d’un environnement particulièrement semblable à notre Système Solaire, bien que situé à un stade beaucoup plus précoce de son évolution » révèle Alexander Bohn, doctorant à l’Université de Leiden aux Pays Bas, auteur principal de l’étude publiée ce jour au sein de The Astrophysical Journal Letters.

« Les astronomes ont détecté, de manière indirecte, la présence de milliers de planètes dans notre galaxie. Seule une fraction de ces exoplanètes a toutefois fait l’objet d’une imagerie directe » précise Matthew Kenworthy, Professeur Associé à l’Université de Leiden et co-auteur de l’étude. Et d’ajouter : « les observations directes jouent un rôle essentiel dans la recherche d’environnements susceptibles d’accueillir la vie ». L’imagerie directe de deux ou plusieurs exoplanètes orbitant autour de la même étoile est encore plus rare. Seuls deux systèmes de ce type ont fait l’objet d’observations directes à ce jour. L’un et l’autre orbitent autour d’étoiles nettement différentes de notre Soleil. La nouvelle image acquise par le VLT de l’ESO est la toute première image directe révélant la présence de plus d’une exoplanète autour d’une étoile de type Soleil. Le VLT de l’ESO fut également le tout premier télescope à imager directement une exoplanète. C’était en 2004. Il captura alors un point lumineux autour d’une naine brune, une étoile en fin de vie.

« Notre équipe a été en mesure d’acquérir le tout premier cliché de deux géantes gazeuses en orbite autour d’une étoile jeune, semblable à notre Soleil », déclare Maddalena Reggiani, post-doctorante à la KU Leuven en Belgique, qui participa à cette étude. Sur cette nouvelle image, les deux planètes figurent tels deux points brillants distants de leur étoile hôte située dans l’angle supérieur gauche du cliché (cliquez sur l’image pour l’afficher dans sa totalité). L’acquisition de plusieurs images à différents instants a permis à l’équipe de différencier ces planètes des étoiles peuplant le fond du ciel.

Les deux géantes gazeuses orbitent autour de leur étoile hôte à des distances voisines de 160 et 320 fois la distance Terre-Soleil. Elles sont donc situées sur des orbites nettement plus éloignées de leur étoile que ne le sont Jupiter et Saturne du Soleil. Ces deux géantes gazeuses de notre Système Soalire sont respectivement distantes de notre Soleil de 5 et 10 fois la distance Terre-Soleil. En outre, l’équipe a découvert que les deux exoplanètes sont dotées de masses nettement supérieures à celles de Jupiter et Saturne : l’une avoisine en effet 14 fois la masse de Jupiter, l’autre – la plus externe – six fois la masse de Jupiter.

L’équipe d’ Alexander Bohn a acquis le cliché de ce système dans le cadre de sa recherche de jeunes planètes géantes orbitant autour d’étoiles semblables au Soleil mais bien plus jeunes. L’étoile TYC 8998-760-1 est âgée de 17 millions d’années seulement et se trouve dans la constellation australe de Musca (La Mouche). Alexander Bohn la décrit telle une « version très jeune de notre propre Soleil ».

L’acquisition de ces images a été possible grâce aux performances élevées de l’instrument SPHERE installé sur le VLT de l’ESO dans le désert chilien de l’Atacama. SPHERE bloque le flux de lumière en provenance de l’étoile au moyen d’un dispositif baptisé coronagraphe, permettant aux planètes de luminosité moindre d’être détectées. Les planètes les plus âgées, telles celles peuplant notre Système Solaire, sont trop froides pour être décelées au moyen de cette technique, au contraire des planètes plus jeunes, et donc plus chaudes, qui rayonnent davantage dans l’infrarouge. L’acquisition de plusieurs images au cours de l’année passée, combinée à l’utilisation de données datées de moins de trois ans, a permis à l’équipe de confirmer l’appartenance des deux planètes au même système stellaire.

D’autres observations de ce système, au moyen notamment du futur Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO, permettront aux astronomes de localiser le site de formation de ces planètes : l’emplacement qu’indique le cliché actuel, situé à grande distance de leur étoile hôte, ou une position antérieure, dont elles auraient lentement migré. L’ELT de l’ESO permettra également de sonder les interactions entre les deux planètes du même système. Alexander Bohn  conclut : « La possibilité que de futurs instruments, tels ceux qui seront installés sur l’ELT, soient en mesure de détecter la présence de planètes de masse encore plus faible autour de cette même étoile, constituera une étape importante vers une meilleure compréhension des systèmes multi-planétaires, avec de potentielles implications sur l’histoire de notre propre Système Solaire. »

Plus d'informations

 

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Two directly-imaged, wide-orbit giant planets around the young, solar analogue TYC 8998-760-1” à paraître au sein de la revue The Astrophysical Journal Letters.

L’équipe est composée de Alexander J. Bohn (Observatoire de Leiden, Université de Leiden, Pays-Bas), Matthew A. Kenworthy (Observatoire de Leiden), Christian Ginski (Institut d’Astronomie Anton Pannekoek, Université d’Amsterdam, Pays-Bas et Observatoire de Leiden), Steven Rieder (Université d’Exeter, Département de Physique, Royaume-Uni), Eric E. Mamajek (Jet Propulsion Laboratory, Institut de Technologie de Californie, Etats-Unis et Département de Physique & d’Astronomie, Université de Rochester, Etats-Unis), Tiffany Meshkat (IPAC, Institut de Technologie de Californie, Etats-Unis), Mark J. Pecaut (Université Rockhurst, Département de Physique, Etats-Unis), Maddalena Reggiani (Institut d’Astronomie, KU Leuven, Belgique), Jozua de Boer (Observatoire de Leiden), Christoph U. Keller (Observatoire de Leiden), Frans Snik (Observatoire de Leiden) et John Southworth (Université de Keele, Royaume-Uni).

Pour toute question concernant cet article, veuillez contacter Carlo Manara (cmanara@eso.org), astronome à l’ESO, qui n’a pas participé à l’étude.

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 16 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l’Irlande, l'Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est l'un des plus grands télescopes conçus exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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Courriel: bohn@strw.leidenuniv.nl

Matthew Kenworthy
Leiden Observatory, University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tél: +31 64 172 0331
Courriel: kenworthy@strw.leidenuniv.nl

Maddalena Reggiani
Institute of Astronomy, KU Leuven
Leuven, Belgium
Tél: +32 16 19 31 99
Courriel: maddalena.reggiani@kuleuven.be

Carlo Manara (astronomer who did not participate in the study; contact for external comment)
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tél: +49 (0) 89 3200 6298
Courriel: cmanara@eso.org

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso2011.