Découverte d'une planète autour de la jeune étoile AU Microscopii

Publié par Adrien le 28/06/2020 à 09:00
Source: Université de Montréal
Une équipe d'astrophysiciens a annoncé dans la revue Nature la découverte d'une planète de la taille de Neptune autour de la jeune étoile AU Microscopii.

Jonathan Gagné, ancien chercheur postdoctoral Banting de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) sur les exoplanètes (iREx) de l'Université de Montréal (L’Université de Montréal est l'un des quatre établissements d'enseignement supérieur de Montréal au Québec. Elle est l'une des dix grandes universités du Canada...) aujourd'hui conseiller scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) au Planétarium (Le terme planétarium désigne le dôme présentant une reproduction du ciel avec ses constellations et ses étoiles, et, par métonymie le projecteur spécifique permettant de simuler le ciel...) Rio Tinto Alcan de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de...), a participé à la découverte d'une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa...) de la taille de Neptune autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de la jeune étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) AU Microscopii. Cela faisait plus d'une décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.) que les astrophysiciens cherchaient des planètes dans ce système, qui constitue un laboratoire unique pour étudier la formation planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....). Cette percée, annoncée dans la revue Nature, a été réalisée notamment grâce aux télescopes spatiaux TESS et Spitzer de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du...).


Représentation artistique de la planète et de son étoile, AU Microscopii. Crédit: Goddard Space Center, NASA.

Située à environ 32 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et...), l'étoile AU Microscopii ou AU Mic est une jeune étoile âgée de 20 à 30 millions d'années et qui serait donc 150 fois plus jeune que le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) ! Dans les années 2000, on a découvert qu'elle était encore entourée d'un imposant disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) de débris, reliquat de sa formation. Depuis, les astrophysiciens cherchent activement des planètes autour de cette étoile étant donné que c'est au sein de tels disques de poussières et de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) qu'elles se forment.

Jonathan Gagné, qui a participé aux observations et au traitement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...), explique pourquoi il a fallu près de 15 ans pour mettre au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...) cette planète: "AU Mic est une petite étoile, qui fait environ 50 % de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) du Soleil. Ces étoiles possèdent généralement de très forts champs magnétiques, ce qui les rend très actives. Les nombreuses taches et éruptions à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) d'AU Mic nuisent à la détection de planètes, qui est déjà compliquée par la présence du disque."

Un défi de taille!


L'astrophysicien Jonathan Gagné
C'est en 2010 que l'équipe de Peter Plavchan, professeur adjoint à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures)....) George Mason, a commencé à observer cette étoile au sol, avec le Infrared Telescope Facility (IRTF) de la NASA. Jonathan Gagné, qui pendant ses études doctorales a fait de nombreux séjours d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) à ce télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...), situé à Hawaii, s'est joint à l'équipe en 2014. Ils ont choisi ce télescope, qui opère dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.), parce que l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de l'étoile est moins intense dans ce type de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...). Ces observations ont mis la puce à l'oreille (L'oreille est l'organe qui sert à capter le son et est donc le siège du sens de l'ouïe, mais elle joue également un rôle important dans...) de l'équipe d'astrophysiciens quelques années plus tard. Ils ont remarqué une possible variation périodique dans la vitesse (On distingue :) radiale d'AU Mic, un mouvement qui peut indiquer la présence d'une planète. En effet, celle-ci, en se déplaçant le long de son orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.), exerce une attraction gravitationnelle sur l'étoile, qui oscille alors légèrement sur elle-même.

Des télescopes spatiaux à la rescousse

La précision des données obtenues au sol n'était toutefois pas suffisante pour confirmer que le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la...) était dû à une exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour orbitent autour d'étoiles situées à moins...). L'équipe a plutôt réussi à confirmer la présence d'AU Mic b grâce à une autre méthode, dite de transit. Un transit survient quand une planète passe directement entre nous et son étoile hôte, cachant ainsi une petite fraction de sa lumière périodiquement. Les astronomes ont observé deux transits de la planète lors de la première mission de TESS (pour Transiting Exoplanet Survey Satellite), à l'été 2018, puis deux autres avec le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas être perturbé par...) Spitzer de la NASA en 2019. Comme la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de...) de lumière bloquée dépend de la taille de la planète et de sa distance de son étoile, ces observations permettent de déterminer qu'AU Mic b fait environ la taille de Neptune et qu'elle passe devant son étoile tous les 8,5 jours.

La masse de la planète, elle, est partiellement contrainte par les observations faites précédemment au sol. En combinant les observations de l'IRTF avec celles de deux autres télescopes, l'Observatoire européen austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère sud.) au Chili et l'observatoire W. M. Keck à Hawaii, l'équipe déduit que la masse est inférieure à environ 3,4 fois la masse de Neptune (ou 58 fois celle de la Terre).

Un laboratoire unique pour comprendre la formation planétaire

AU Mic fournit un laboratoire unique pour déterminer comment les planètes et leurs atmosphères se forment, et comment elles interagissent avec le disque de débris et de gaz qui les voit naître. Les astrophysiciens se réjouissent de cette découverte, car on connaît peu de systèmes comme celui d'AU Mic. Non seulement la détection d'exoplanètes est difficile dans ces systèmes, mais ils sont aussi très rares parce que la période de formation planétaire est relativement courte par rapport à la vie (La vie est le nom donné :) d'une étoile.

Le système est proche de nous et ainsi nous apparaît plus brillant, ce qui permet de l'observer avec une panoplie d'instruments, comme le spectrographe SPIRou. Étienne Artigau, un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et...) de l'iREx, explique: "Cet instrument, avec ses capacités polarimétriques, permettra de mieux distinguer les effets de l'activité de l'étoile qui se confondent souvent avec le signal des planètes. On pourra ainsi établir la masse d'AU Mic b avec précision et savoir si cette planète ressemble à une grosse Terre ou plutôt à une jumelle de Neptune." D'autres astronomes de l'iREx sont enthousiastes à l'idée d'étudier l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) possiblement étendue de la planète, ce qui peut aussi être accompli avec SPIRou.

L'un des intérêts de cette découverte est qu'AU Mic fait partie d'un groupe d'étoiles jeunes qui se sont formées à peu près en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) et au même endroit.

À propos de cette étude

L'article "A planet (Un Planet est un site Web dynamique qui agrège le plus souvent sur une seule page, le contenu de notes, d'articles ou de billets publiés sur des blogs ou sites Web afin d'accentuer leur visibilité et...) within the debris disk around the pre-main-sequence star AU Microscopii" est paru dans l'édition du 24 juin 2020 de la revue Nature. En plus de Jonathan Gagné (Université de Montréal et Espace pour la vie), troisième auteur de l'article, l'équipe comprend l'auteur principal Peter Plavchan, professeur adjoint à l'Université George Mason, le second auteur Thomas Barclay, de l'Université du Maryland, et 82 autres coauteurs, dont l'ancien étudiant à la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans plusieurs pays et...) à l'iREx David Berardo (aujourd'hui étudiant au doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce grade est le docteur. Selon les pays et les époques, le doctorat...) au Massachusetts Institute of Technology).
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