Première photo d’un système planétaire autour d’une étoile semblable au Soleil
Des quelques 4300 exoplanètes qui ont été détectées à ce jour seules quelques dizaines l’ont été grâce à l’imagerie directe, c’est dire qu’on a été capable de voir physiquement sur une image une planète autour de son étoile. En effet l’étoile est tellement brillante par rapport aux planètes qu’il faut utiliser des méthodes indirectes pour pouvoir en détecter. Un exemple de méthode indirecte est celle des vitesses radiales utilisée par Michel Mayor et Didier Queloz pour découvrir la première ou celle des transits utilisée par le satellite CHEOPS. Cependant et pour la première fois l’instrument SPHERE installé sur le Very Large Telescope européen de l’ESO au Chili a réussi à prendre une image d’un système planétaire de deux planètes autour d’une étoile semblable au Soleil. Un pas important pour la compréhension des systèmes multi-planètes.
L’instrument SPHERE peu après son installation sur le télescope VLT Unit 3 de l’ESO. C’est la boîte noire, située sur la plate-forme d’un côté du télescope.
Pour obtenir une image réelle d’une exoplanète la technique utilisée fait appel à une méthode hautement sophistiquée qui est implémentée dans l’instrument SPHERE lui-même installé sur le Very Large Telescope européen au Chili. « Les planètes sont beaucoup moins lumineuses que leurs étoiles et très proches de celles-ci lorsqu’elles sont vues de la Terre. Il faut donc être capable de deux choses, supprimer la lumière de l’étoile et obtenir une image la plus nette possible pour pouvoir distinguer les planètes » explique Stéphane Udry, co-directeur du NCCR PlanetS et co-concepteur de SPHERE « et c’est exactement ce que fait SPHERE, il utilise un système d’optique adaptative pour avoir une image la plus nette possible en enlevant les effets de brouillage de l’atmosphère terrestre ; image qui est ensuite couplée à un coronographe, un masque qui sert à cacher l’étoile et ainsi de permettre de distinguer les éventuelles planètes qui seraient proches de l’étoile ». SPHERE a certes déjà pu photographier des planètes mais c’est la première fois qu’un système de plusieurs planètes autour d’une étoile type solaire est mis au jour.
L’équipe de chercheurs dirigée par Alexander Bohn de l’université de Leiden aux Pays-Bas a découvert ce système au cours d’un programme de recherche de planètes géantes autour d’étoiles comme notre Soleil. Bien plus jeune que le Soleil, mais de même nature, l’étoile TYC 8998-760-1 n’a que 17 millions d’années et se trouve dans la constellation australe de Musca (la mouche). Alexander Bohn la décrit comme une “version très jeune de notre propre Soleil et qui nous offre les premiers instants d’un système planétaire”. Alors que les vieilles planètes, comme celles de notre système solaire, sont trop froides pour être débusquées avec cette technique, les jeunes planètes sont plus chaudes et brillent donc plus dans la lumière infrarouge. En prenant plusieurs images au cours de l’année dernière, ainsi qu’en utilisant des données plus anciennes remontant à 2017, les chercheurs ont confirmé que les deux planètes sur le cliché font bien partie du système stellaire.
Cette image, prise par l’instrument SPHERE montre l’étoile TYC 8998-760-1 accompagnée de deux exoplanètes géantes, TYC 8998-760-1b et TYC 8998-760-1c. En prenant différentes images à différents moments, l’équipe a pu distinguer les planètes des étoiles de l’arrière-plan.
Si l’étoile ressemble à notre soleil en plus jeune, le système est toutefois bien différent du notre. Les deux géantes gazeuses sont en orbite autour de leur étoile hôte à des distances de 160 et 320 fois la distance Terre-Soleil environ. Ces planètes sont donc beaucoup plus éloignées de leur étoile que ne le sont Jupiter ou Saturne du Soleil qui ne se trouvent respectivement qu’à 5 et 10 fois la distance Terre-Soleil. L’équipe a également découvert que les deux exoplanètes étaient beaucoup plus massives que Jupiter, la planète intérieure ayant 14 fois sa masse et l’extérieure six fois.
« Puisqu’on est capable d’obtenir une image d’une planète avec un système d’optique adaptative, il faut maintenant trouver un moyen pour en avoir le spectre et ainsi pouvoir caractériser la planète en question » explique Christophe Lovis membre de PanetS, « c’est d’ailleurs le but projet RISTRETTO imaginé au département d’astronomie de l’Université de Genève. Il s’agit d’un spectrographe indépendant adaptable sur n’importe quel télescope équipé d’une optique adaptative dans le visible ». RISTRETTO sera d’abord testé sur l’Optique Adaptative du télescope suisse Euler à La Silla puis, en cas de succès, proposé à l’ESO pour l’installer sur l’unité 4 du VLT au Chili, avec l’ambition de pouvoir analyser la lumière réfléchie par les planètes « normales », comme par exemple Proxima b, l’exoplanète la plus proche de la Terre.
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