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Des astronomes dirigés par un groupe de l’Institut Max Planck d’Astronomie à Heidelberg en Allemagne ont capturé un aperçu spectaculaire de la formation planétaire autour de la jeune étoile naine PDS 70. En utilisant l’instrument SPHERE sur le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO – l’un des plus de puissants instruments de chasse de planètes existant – l’équipe internationale a réalisé la première détection d’une jeune planète, nommée PDS 70b, se frayant un chemin à travers la matière formant la planète entourant la jeune étoile.

L’instrument SPHERE a également permis à l’équipe de mesurer la luminosité de la planète à différentes longueurs d’onde, ce qui a permis de déduire les propriétés de son atmosphère.

Trois milliards de kilomètres de l’étoile centrale

La planète se distingue très clairement dans les nouvelles observations, visibles comme un point lumineux à la droite du centre noircit de l’image. Il est situé à environ trois milliards de kilomètres de l’étoile centrale, ce qui équivaut à peu près à la distance entre Uranus et le Soleil. L’analyse montre que le PDS 70b est une planète gazeuse géante avec une masse supérieure à celle de Jupiter. La surface de la planète a une température d’environ 1000 ° C, ce qui la rend beaucoup plus chaude que n’importe quelle planète de notre propre système solaire.

La région sombre au centre de l’image est due à un coronographe, un masque qui bloque la lumière aveuglante de l’étoile centrale et permet aux astronomes de détecter son disque beaucoup plus faible et son compagnon planétaire. Sans ce masque, la faible luminosité de la planète serait complètement dépassée par l’intense luminosité du PDS 70.

« Ces disques autour des jeunes étoiles sont les lieux de naissance des planètes, mais jusqu’à présent, seules quelques observations ont détecté des indices de planètes bébé », explique Miriam Keppler, qui a dirigé la découverte de la planète encore en formation du PDS 70. « Le problème est que jusqu’à présent, la plupart de ces candidats de la planète pourraient simplement avoir été des caractéristiques dans le disque. »

Obtenir un spectre

La découverte du jeune compagnon du PDS 70 est un résultat scientifique passionnant qui mérite d’être approfondi. Une seconde équipe, impliquant plusieurs des mêmes astronomes que l’équipe de découverte, y compris Keppler, a suivi ces derniers mois les premières observations pour étudier plus en détail le compagnon planétaire naissant du PDS 70. Ils ont non seulement fait l’image spectaculairement claire de la planète montrée ici, mais ont même été capables d’obtenir un spectre de la planète. L’analyse de ce spectre indique que son atmosphère est trouble.

Le compagnon planétaire du PDS 70 a sculpté un disque de transition – un disque protoplanétaire avec un «trou» géant au centre. Ces lacunes internes sont connues depuis des décennies et il a été spéculé qu’elles ont été produites par l’interaction disque-planète. Maintenant nous pouvons voir la planète pour la première fois.

«Les résultats de Keppler nous donnent une nouvelle fenêtre sur les premières étapes complexes et mal comprises de l’évolution planétaire», commente André Müller, chef de la deuxième équipe chargée d’enquêter sur la jeune planète. «Nous avions besoin d’observer une planète dans le disque d’une jeune étoile pour vraiment comprendre les processus derrière la formation de la planète.» En déterminant les propriétés atmosphériques et physiques de la planète, les astronomes peuvent tester des modèles théoriques de formation de planètes.

L’instrument SPHERE

Cet aperçu de la naissance recouverte de poussière d’une planète n’a été possible que grâce aux capacités technologiques impressionnantes de l’instrument SPHERE de l’ESO, qui étudie les exoplanètes et les disques autour des étoiles proches en utilisant une technique connue sous le nom d’imagerie à contraste élevé. Même en bloquant la lumière d’une étoile avec un coronographe, SPHERE doit toujours utiliser des stratégies d’observation et des techniques de traitement de données intelligentes pour filtrer le signal des compagnons planétaires autour de jeunes étoiles lumineuses [2] à plusieurs longueurs d’onde et époques.

Thomas Henning, directeur de l’Institut Max Planck d’Astronomie et leader des équipes, résume l’aventure scientifique: «après plus d’une décennie d’énormes efforts pour construire cette machine high-tech, maintenant SPHERE nous permet de récolter le fruit de la découverte de planètes naissantes! »