Une première: mesure de la lumière émise par l'exoplanète β Pictoris c

Publié par Adrien le 03/10/2020 à 09:00
Source: CNRS
Des chercheurs et chercheuses du CNRS, de l'Observatoire de Paris - PSL, de l'Université Grenoble Alpes, d'Aix-Marseille Université, d'Université de Paris, de l'Université de Lille et leurs partenaires étrangers viennent de détecter pour la première fois la 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...) émise par l'exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes...) β Pictoris c, révélée précédemment grâce aux petites variations qu'elle imprime sur la vitesse (On distingue :) de l'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.) du même nom. L'estimation très précise de sa position a en effet permis de braquer sur elle l'interféromètre GRAVITY, utilisant simultanément quatre télescopes terrestres au Chili, et ainsi de l'observer directement. Ces résultats sont publiés dans deux articles de la revue Astronomy & Astrophysics le 2 octobre 2020.


Images synthétiques du système planétaire beta (Le genre Beta appartient à la famille des Chénopodiacées, tribu des Cyclolobae.) Pictoris.
A gauche et au centre, vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) du système avec l'étoile et son 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 poussières. Les orbites des deux planètes sont représentées, vue du dessus dans l'image de droite.
© Max-Planck-Institut für Astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et...)

Depuis août 2019, nous connaissions son existence, la période 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.), et même sa 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...), mais elle échappait encore à notre regard. La présence de β Pictoris c avait été trahie après plus de 10 ans d'observations de son étoile éponyme grâce à une méthode indirecte appelée vitesses radiales: les petits déplacements de l'étoile montrent en effet qu'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 gravité la maintienne en...) géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence...) pesant l'équivalent de neuf Jupiter se trouve très proche d'elle, à seulement 2,7 unités astronomiques. Tellement proche qu'il n'avait pas encore été possible de l'observer directement, les télescopes classiques étant incapables de la distinguer du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) de son étoile.

Mais en s'appuyant sur l'interféromètre GRAVITY, dont la précision est 100 fois supérieure à celle des télescopes classiques, l'équipe 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...) internationale a pu capter pour la première fois la lumière émise par β Pictoris c. Cette prouesse n'aurait pu être possible sans les calculs très précis de la position de l'exoplanète 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 Erythrotriorchis, Kaupifalco, Megatriorchis,...) de son étoile. En effet, GRAVITY est très sensible, mais son champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vue est lui très réduit. Il était donc nécessaire que l'estimation de la position de β Pictoris c soit précise pour pouvoir braquer les télescopes au bon endroit.

C'est la première fois qu'une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré...) directe d'exoplanète repose sur les 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 événement, etc.) apportées par la méthode des vitesses radiales.

Les scientifiques ont donc pu combiner les informations offertes par ces deux techniques: l'une donne la masse et l'autre la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.). Ces données sont d'un intérêt primordial car la relation exacte entre masse et luminosité des planètes est liée aux mécanismes de leur formation. Ainsi, l'équipe de recherche a pu confirmer que la jeune planète β Pictoris c se refroidit et expulse encore une partie de l'énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts d'énergie thermique entre corps sont appelés transferts de chaleur et jouent un...) accumulée lors de sa formation.

Ces observations obtenues sur une jeune planète permettront de mieux comprendre comment se forment les planètes géantes. Les scientifiques espèrent par ailleurs pouvoir répondre à une nouvelle question soulevée par leur étude: pourquoi β Pictoris c est-elle 6 fois moins lumineuse que sa planète soeur β Pictoris b, alors que leurs masses sont très proches ?

Bibliographie

Unveiling the beta Pictoris system, coupling high contrast imaging, interferometric, and radial velocity data.
A-M Lagrange et al. Astronomy & Astrophysics, le 2 octobre 2020.
DOI:10.1051/0004-6361/202038823.

Direct confirmation of the radial-velocity 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 de faire...) β Pic c.
M. Nowak et al. Astronomy & Astrophysics, le 2 octobre 2020.
DOI:10.1051/0004-6361/202039039.
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