À environ 300 années-lumière de la Terre, se trouve TYC 8998-760-1, une très jeune étoile aux caractéristiques similaires au Soleil. Il s’agit d’un système planétaire abritant au moins deux exoplanètes : TYC 8998-760-1 b et TYC 8998-760-1 c. Ces deux exoplanètes viennent s’ajouter au catalogue actuel contenant plus de 4200 exoplanètes. Même si de rares autres systèmes exoplanétaires ont déjà été directement imagés, ce système impliquant une étoile analogue au Soleil est le tout premier à l’être.
Dans la nuit du 16 février 2020, des astronomes utilisant le Very Large Telescope (VLT) au Chili ont pu obtenir des images directes de deux énormes exoplanètes sur des orbites extrêmement grandes autour de l’étoile nommée TYC 8998-760-1. L’imagerie directe des exoplanètes est difficile. Elles sont très sombres par rapport à leurs étoiles hôtes, et très loin de nous.
Les difficultés de l’imagerie directe
La plupart des plus de 4000 exoplanètes confirmées à ce jour n’ont été détectées que par des moyens indirects — tels que de faibles creux réguliers dans la lumière de l’étoile lorsque l’exoplanète passe devant elle, ou une légère oscillation de la position de l’étoile en raison de la gravité de l’exoplanète. Parce que ces signaux sont plus faciles à détecter lorsque la planète est très grande et très proche de l’étoile, la majorité des exoplanètes confirmées sont grandes et sur des orbites proches.
Mais les exoplanètes sur des orbites très proches sont difficiles à imager directement, car elles ont tendance à être largement éclipsées par leurs étoiles hôtes. Et les planètes en orbite lointaine dans les systèmes plus anciens sont trop froides pour la détection infrarouge. À ce jour, seules quelques dizaines d’exoplanètes ont été directement imagées, et seulement deux autres systèmes multiplanétaires — tous deux autour d’étoiles très différentes du Soleil.
La détection directe d’une seconde étoile compagnon
Mais l’année dernière, en utilisant l’imagerie directe, une équipe d’astronomes dirigée par Alexander Bohn de l’Université de Leiden aux Pays-Bas, a trouvé une planète inhabituelle en orbite autour du TYC 8998-760-1. C’était une géante gazeuse d’environ 14 fois la masse de Jupiter, en orbite autour de l’étoile à une distance d’environ 160 unités astronomiques. Bohn et ses collègues ont donc décidé de regarder de plus près, en utilisant l’instrument SPHERE du Very Large Telescope. Ils ont effectué plusieurs observations au cours de la dernière année et les ont ajoutées à des données remontant à 2017.
Lorsque toutes les données ont été rassemblées, ils ont eu une surprise. L’exoplanète qu’ils attendaient, TYC 8998-760-1 b, était là. Mais, à une distance beaucoup plus grande de 320 unités astronomiques, les astronomes ont trouvé un autre point brillant. Une analyse minutieuse et une comparaison des images prises à différents moments ont révélé qu’il ne s’agissait pas d’une étoile ou d’un biais, mais d’une seconde exoplanète plus petite, possédant environ six fois la masse de Jupiter. Elle a été nommée TYC 8998-760-1 c.
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Mieux comprendre la formation et la dynamique des systèmes planétaires
De telles images ne sont pas seulement spectaculaires, mais elles peuvent également nous aider à mieux comprendre les systèmes planétaires. D’une part, TYC 8998-760-1 est jeune, seulement 16.7 millions d’années. L’étude des exoplanètes qui gravitent autour de jeunes étoiles semblables au Soleil peut nous donner un aperçu précieux de la formation de systèmes planétaires comme le nôtre.
La distance orbitale détectée par l’équipe est déjà assez intéressante, car un modèle de formation du système planétaire postule que des planètes géantes se forment à distance avant de migrer vers l’intérieur vers leur étoile hôte. D’autre part, des images directes d’exoplanètes peuvent nous aider dans la recherche d’habitabilité. Des images spectroscopiques détaillées — décomposant le spectre de la lumière réfléchie par une exoplanète — peuvent révéler la présence d’une atmosphère, et même la composition de cette atmosphère.
L'année-lumière est une unité de longueur utilisée pour exprimer
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Elle vaut environ... [...]