Comment observer les insaisissables compagnons des étoiles

Observer l'image d'un objet faible qui se trouve à proximité d'une étoile est une tâche ardue car l'objet est généralement noyé dans la lueur de l'étoile. Caractériser cet objet, en analysant son spectre, est un challenge encore plus pénible. Toutefois, grâce aux astuces des scientifiques et à un nouveau spectrographe imageur de l'ESO, ceci est désormais réalisable et ouvre potentiellement la voie à de nombreuses découvertes passionnantes.


Ces observations à contraste très élevé sont fondamentales pour l'imagerie directe de planètes extrasolaires encore inconnues, ainsi que pour celle d'étoiles de faible masse et de naines brunes, ces étoiles "ratées" qui sont trop petites pour initier la combustion de leur hydrogène en hélium.

L'astronome Niranjan Thatte et ses collègues ont développé une nouvelle méthode avec cet objectif. La base du concept est relativement simple: alors que les positions de la majeure partie des caractéristiques de l'étoile hôte et des artefacts créés par le télescope dépendent de la longueur d'onde utilisée, la position d'un compagnon faible n'en dépend pas. Ainsi, si l'image possède une réflexion interne de l'étoile "travestie" en planète, cette planète fantôme figurera à un endroit dans l'image en l'observant en lumière rouge, et à un autre en l'observant dans le bleu ; une planète réelle restera au même endroit quelle que soit la couleur de la lumière. En conséquence, en combinant spectres et positions, on peut détecter ce qui n'est pas réel, le soustraire, et conserver le reste, qui représente l'objet cible. De telles observations peuvent être réalisées avec des instruments particuliers, appelés " spectrographes intégraux de champ", tels que l'instrument SINFONI installé sur le VLT de l'ESO. Cette technique, appelée la "déconvolution spectrale", quoique initialement proposée en 2002, n'avait été jamais appliquée jusqu'à présent pour obtenir les spectres d'un objet réel.

"Nous avons utilisé cette nouvelle technique sur un compagnon stellaire très petit, environ deux fois la taille de Jupiter, connu sous le nom de AB Doradus C et les résultats sont étonnant", indique Thatte. Ces nouvelles observations ont conduit à réviser certains résultats obtenus précédemment sur le système AB Doradus. Les observations de SINFONI ont été complétées avec des données précédentes obtenues avec VLT et NACO.

Ab Doradus est un système constitué de 2 paires d'étoiles (un système quadruple), se trouvant à 48 années-lumière de la Terre dans la direction de la constellation de la Dorade.

Ab Doradus A est le membre principal de ce système et possède un compagnon faible, AB Dor C, situé à 3 unités astronomiques, soit trois fois la distance entre la Terre et le Soleil. Dans notre Système Solaire, il serait situé dans la ceinture d'astéroïdes entre les orbites de Mars et de Jupiter. La masse de AB Doradus A est d'environ 85 % celle de notre Soleil. AB Dor C est 10 fois moins massif et appartient à la catégorie des naines rouges froides. Sa température est d'environ 3000°C et sa luminosité représente 0,2% de celle du Soleil. Cette naine rouge est 100 millions de fois plus près de son compagnon plus lumineux que l'ensemble du système l'est de nous et est 100 fois moins lumineux. "C'est l'exemple type pour lequel notre technique de contraste très élevé s'avère nécessaire", note Matthias Tecza, membre de l'équipe de chercheurs.