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PDS 70 est l’étoile qui, l’année dernière, nous avait permis de capturer la toute première image réelle confirmée de la naissance d’une planète. Mais l’objet cosmique avait plus d’un tour dans son sac : lors des observations de suivi, les astronomes ont découvert une deuxième planète en train de naître et ont réussi à photographier les deux événements.

Il s’agit du deuxième système multi-planètes à avoir été photographié directement et sans ambiguïté. À savoir que le tout premier système était HR 8799, avec ses quatre exoplanètes, dont l’une contient de l’eau dans son atmosphère et l’autre, un monde infernal tempétueux.

Les deux planètes en orbite autour de l’étoile PDS 70 sont PDS 70b (celle que les astronomes ont découvert l’année dernière) et PDS 70c. La nouvelle image montre que les planètes creusent littéralement une énorme cavité dans le disque protoplanétaire de gaz et de poussière qui entoure la jeune étoile, une naine orange, située à quelque 370 années-lumière de la Terre. En plus d’être beau à voir, il s’agit d’une véritable prouesse technique de la part des scientifiques.

Nous savons que les exoplanètes sont abondantes dans l’Univers : jusqu’à présent, nous en avons déjà détectées plusieurs milliers ! En effet, au 2 août 2018, 3815 exoplanètes étaient confirmées dans 2853 systèmes planétaires (dont 633 systèmes planétaires multiples).

À l’heure actuelle, plusieurs milliers d’exoplanètes supplémentaires, découvertes au moyen de télescopes terrestres ou d’observatoires spatiaux, sont en attente de confirmation. Selon les experts en la matière, en extrapolant à partir des découvertes déjà effectuées, il existerait au moins 100 milliards de planètes, rien que dans notre galaxie, la Voie lactée.

protoplanete image vlt planete en formation

Grâce à l’utilisation d’un coronographe masquant la lumière de l’étoile PDS 70 (zone sombre centrale), les astronomes ont pu observer la protoplanète PDS 70b (cercle brillant à droite) au sein du disque protoplanétaire de l’étoile. Crédits : ESO/A. Müller et al.

Nous savons que lorsque des étoiles sont nouvellement formées, elles sont entourées d’un disque tourbillonnant de poussière, de roches et de gaz. Les scientifiques pensent que l’accrétion planétaire se produit lorsque des particules du disque se heurtent et se collent, devenant progressivement gravitationnelles, collectant et éliminant le matériau de la trajectoire orbitale, puis formant une planète.

Par le passé, des astronomes ont pris des images assez étonnantes de ces disques protoplanétaires. Mais photographier directement une planète est bien plus compliqué. Cette difficulté provient notamment du fait que ces exoplanètes sont généralement situées à des distances extrêmes, et sont donc trop loin pour être vues par nos télescopes optiques. De ce fait, bien que nous puissions deviner en connaissance de cause qu’il s’agit de planètes ou de jeunes planètes, concrètement, nous n’en avons « vues » (observées réellement) que très peu.

« Avec des équipements tels que ALMA, Hubble ou d’autres grands télescopes optiques basés au sol et à optique adaptative, nous pouvons facilement voir des disques avec des anneaux et des espaces vides. Mais la question a été ‘y a-t-il des planètes à ces endroits’ ? » a déclaré l’astronome Julien Girard du Space Telescope Science Institute. « Dans ce cas, la réponse est oui ! », a-t-il ajouté.

naissance planete

Crédits : Haffert et al./Nature Astronomy

Comme nous l’avons appris l’année dernière, la planète PDS 70b représente environ 4 à 17 fois la masse de Jupiter et gravite autour de son étoile à une distance d’environ 20.6 AU (environ 3,22 milliards de kilomètres), soit un peu plus loin qu’orbite Uranus autour du Soleil.

De plus, il faut environ 120 ans à la planète pour effectuer une seule orbite. Cette dernière a été découverte par le biais de l’instrument SPHERE du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, avec son coronographe qui permet de filtrer la lumière des étoiles et ses filtres de polarisation permettant eux de réduire certaines ondes spécifiques. Ensemble, ces dispositifs permettent au télescope de se concentrer sur la lumière qui pourrait être réfléchie par une planète (en opposition à de la lumière émise par une étoile).

systeme stellaire planete

Vue d’artiste du système PDS 70. Crédits : J. Olmsted/STScl

La planète PDS 70c est un peu plus petite et fait environ 1 à 10 fois la masse de Jupiter. Elle est également plus éloignée, d’environ 34.5 AU au sud (soit environ 5.31 milliards de kilomètres) et sa période orbitale est presque le double de celle de PDS 70b. À noter que la planète PDS 70c a été découverte en utilisant un instrument différent, le spectrographe MUSE du VLT, avec un nouveau mode permettant au télescope de capter un signal d’hydrogène (soit une signature d’accumulation de gaz).

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Dans un premier temps, ce mode n’était pas du tout destiné à la “chasse” d’exoplanètes, mais à l’étude des galaxies et des amas stellaires. « Nous avons été très surpris lorsque nous avons découvert la deuxième planète », a déclaré l’astronome Sebastiaan Haffert de l’Observatoire de Leiden. Cette nouvelle découverte a donc mis en lumière le potentiel de ce mode, qui devient à présent un nouveau moyen d’identifier des exoplanètes encore en formation au sein des disques protoplanétaires.

Source : Nature Astronomy

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