La toute première image d'un système multi-planétaire autour d'une étoile de type Soleil

Publié par Adrien le 23/07/2020 à 09:00
Source: ESO
Le Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral (VLT de l'ESO) a acquis la toute première image d'une jeune étoile de type Soleil accompagnée de deux exoplanètes géantes. Les images de systèmes dotés de plusieurs planètes sont extrêmement rares. De plus, les astronomes n'avaient encore jamais observé de manière directe plus 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 gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...) en 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.) 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...) d'une 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.) semblable au Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de...). Ce type d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) peut permettre aux astronomes de mieux comprendre les processus de formation et d'évolution des planètes de notre propre Système Solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis...).


Voici quelques semaines, l'ESO a publié une magnifique image du VLT révélant la naissance d'un système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est composé de planètes et divers corps célestes inertes (astéroïdes, comètes...)...). Le même télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille...), doté du même instrument, vient d'acquérir la toute première image directe (L'image directe d'un sous-ensemble A de X par une application est le sous-ensemble de Y formé des éléments qui ont au moins un antécédent par f d'un élément de A :) d'un système planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....) autour d'une étoile de type Soleil, située à quelque 300 années 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...) 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...) et baptisée TYC 8998-760-1.

"Cette découverte offre un aperçu d'un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...) particulièrement semblable à notre Système Solaire, bien que situé à un stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement...) beaucoup plus précoce de son évolution" révèle Alexander Bohn, doctorant (Un doctorant est un chercheur débutant s'engageant, sous la supervision d'un directeur de thèse, dans un projet de recherche sur une durée variable selon les pays et les statuts,...) à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Leiden aux Pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la...) Bas, auteur principal de l'étude publiée au sein de The Astrophysical Journal Letters.

"Les astronomes ont détecté, de manière indirecte, la présence de milliers de planètes dans notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.). Seule une fraction de ces exoplanètes a toutefois fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...) d'une imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se...) directe" précise Matthew Kenworthy, Professeur Associé à l'Université de Leiden et co-auteur de l'étude. Et d'ajouter: "les observations directes jouent un rôle essentiel dans la 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...) d'environnements susceptibles d'accueillir la vie (La vie est le nom donné :)". L'imagerie directe de deux ou plusieurs exoplanètes orbitant autour de la même étoile est encore plus rare. Seuls deux systèmes de ce type ont fait l'objet d'observations directes à ce 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...). L'un et l'autre orbitent autour d'étoiles nettement différentes de notre Soleil. La nouvelle image acquise par le VLT de l'ESO est la toute première image directe révélant la présence de plus d'une exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes...) autour d'une étoile de type Soleil. Le VLT de l'ESO fut également le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) premier télescope à imager directement une exoplanète. C'était en 2004. Il captura alors un point (Graphie) lumineux autour d'une naine brune (Une naine brune est un objet insuffisamment massif pour être considéré comme une étoile mais plus gros qu'une planète géante. Il y a accord sur...), une étoile en fin de vie.

"Notre équipe a été en mesure d'acquérir le tout premier cliché de deux géantes gazeuses en orbite autour d'une étoile jeune, semblable à notre Soleil", déclare Maddalena Reggiani, post-doctorante à la KU Leuven en Belgique, qui participa à cette étude. Sur cette nouvelle image, les deux planètes figurent tels deux points brillants distants de leur étoile hôte située dans l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) supérieur gauche du cliché (cliquez sur l'image pour l'afficher dans sa totalité). L'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de plusieurs images à différents instants a permis à l'équipe de différencier ces planètes des étoiles peuplant le fond du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.).

Les deux géantes gazeuses orbitent autour de leur étoile hôte à des distances voisines de 160 et 320 fois la distance Terre-Soleil. Elles sont donc situées sur des orbites nettement plus éloignées de leur étoile que ne le sont Jupiter et Saturne du Soleil. Ces deux géantes gazeuses de notre Système Soalire sont respectivement distantes de notre Soleil de 5 et 10 fois la distance Terre-Soleil. En outre, l'équipe a découvert que les deux exoplanètes sont dotées de masses nettement supérieures à celles de Jupiter et Saturne: l'une avoisine en effet 14 fois 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...) de Jupiter, l'autre - la plus externe - six fois la masse de Jupiter.

L'équipe d' Alexander Bohn a acquis le cliché de ce système dans le cadre de sa recherche de jeunes planètes géantes orbitant autour d'étoiles semblables au Soleil mais bien plus jeunes. L'étoile TYC 8998-760-1 est âgée de 17 millions d'années seulement et se trouve dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires,...) australe de Musca (La Mouche). Alexander Bohn la décrit telle une "version très jeune de notre propre Soleil".

L'acquisition de ces images a été possible grâce aux performances élevées de l'instrument SPHERE installé sur le VLT de l'ESO dans le désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la vie, en raison du sol impropre, ou de la faiblesse des précipitations (moins de 250 mm par an).) chilien de l'Atacama. SPHERE bloque le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans...) de lumière en provenance de l'étoile au moyen d'un dispositif baptisé coronagraphe, permettant aux planètes de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) moindre d'être détectées. Les planètes les plus âgées, telles celles peuplant notre Système Solaire, sont trop froides pour être décelées au moyen de cette technique, au contraire des planètes plus jeunes, et donc plus chaudes, qui rayonnent davantage 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.). L'acquisition de plusieurs images au cours de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) passée, combinée à l'utilisation de 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.) datées de moins de trois ans, a permis à l'équipe de confirmer l'appartenance des deux planètes au même système stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.).

D'autres observations de ce système, au moyen notamment du futur (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO, permettront aux astronomes de localiser le site de formation de ces planètes: l'emplacement qu'indique le cliché actuel, situé à grande distance de leur étoile hôte, ou une position antérieure, dont elles auraient lentement migré. L'ELT de l'ESO permettra également de sonder les interactions entre les deux planètes du même système. Alexander Bohn conclut: "La possibilité que de futurs instruments, tels ceux qui seront installés sur l'ELT, soient en mesure de détecter la présence de planètes de masse encore plus faible autour de cette même étoile, constituera une étape importante vers une meilleure compréhension des systèmes multi-planétaires, avec de potentielles implications sur l'histoire de notre propre Système Solaire."
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