[News] Première image confirmée d’une protoplanète acquise par le VLT de l’ESO

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[News] Première image confirmée d’une protoplanète acquise par le VLT de l’ESO

Message par Adrien » 03/07/2018 - 0:00:08

SPHERE, un instrument chasseur d’exoplanètes installé sur le Very Large Telescope de l’ESO, a capturé la toute première image confirmée d’une protoplanète en formation dans le disque de poussière d’une jeune étoile. La jeune planète trace un chemin au travers du disque primordial de gaz et de poussière qui entoure la très jeune étoile baptisée PDS 70. Les données obtenues suggèrent que la planète est dotée d’une atmosphère nuageuse.

Image
Des astronomes pilotés par un groupe de l’Institut Max Planck dédié à l’Astronomie à Heidelberg en Allemagne, ont capturé une spectaculaire image de la formation d’une planète autour de la jeune étoile naine PDS 70. Grâce à l’instrument SPHERE qui équipe le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO – l’un des chasseurs d’exoplanètes les plus performants à l’heure actuelle – l’équipe internationale a effectué la toute première détection robuste d’une jeune planète baptisée PDS 70b, creusant un sillon dans le disque de matière entourant la jeune étoile (1).

L’instrument SPHERE a par ailleurs permis à l’équipe de mesurer la brillance de la planète à différentes longueurs d’onde, ce qui a conduit à la détermination des propriétés de son atmosphère.

La planète se détache nettement des nouvelles observations. Elle apparaît sous la forme d’un point brillant situé à droite de la zone centrale et sombre de l’image. Elle se situe à quelque trois milliards de kilomètres de l’étoile centrale, ce qui équivaut à la distance séparant Uranus du Soleil. L’analyse montre que PDS 70b est une géante gazeuse dotée d’une masse supérieure à plusieurs fois la masse de Jupiter. La température de surface de la planète avoisine les 1000 degrés Celsius, ce qui est largement supérieur à celle de toute planète de notre Système Solaire.

La région sombre au centre de l’image témoigne de l’utilisation d’un coronographe, ou masque qui bloque la lumière aveuglante en provenance de l’étoile centrale et permet aux astronomes de détecter le disque de luminosité moindre ainsi que son compagnon planétaire. En l’absence de ce masque, la faible lueur issue de la planète se trouverait noyée dans l’intense luminosité de PDS 70.

“Ces disques qui encerclent les jeunes étoiles constituent de véritables cocons planétaires. A ce jour toutefois, seule une poignée d’observations ont conduit à la détection de protoplanètes en leur sein” précise Miriam Keppler, qui dirige l’équipe à l’origine de la découverte de la protoplanète PDS 70. “Jusqu’à présent, la plupart de ces planètes candidates pouvaient n’être que des artefacts du disque.”

La découverte du jeune compagnon de PDS 70 constitue un résultat scientifique d’importance qui mérite déjà d’être approfondi. Ces derniers mois, une seconde équipe impliquant de nombreux astronomes ayant contribué à la découverte, y compris Keppler, a étudié le jeune compagnon planétaire de PDS 70 dans le détail. Elle a acquis cette spectaculaire image de la planète, et obtenu un spectre de la planète. L’analyse de ce spectre conduit à penser que son atmosphère est nuageuse.

Le compagnon planétaire de PDS 70 a sculpté un disque de transition – un disque protoplanétaire percé en son centre. Ces trous internes sont connus depuis des décennies et attribués aux interactions entre disque et planète. Il est désormais possible d’observer la planète.

“Les résultats de Keppler ouvrent une nouvelle fenêtre de compréhension sur les premières étapes de l’évolution planétaire” ajoute André Müller, chef de la seconde équipe chargée d’étudier la jeune planète. “Il nous était nécessaire d’observer une planète dans le disque d’une jeune étoile pour réellement comprendre les processus à l’origine de la formation planétaire”. La détermination des propriétés physiques et atmosphériques de la planète permet aux astronomes de tester les modèles théoriques de la formation planétaire.

Cet aperçu de la naissance d’une planète enveloppée de poussière résulte des impressionnantes capacités technologiques de l’instrument SPHERE de l’ESO, dédié à l’étude des exoplanètes et des disques qui entourent des étoiles proches au moyen d’une technique d’imagerie à contraste élevé – un défi de taille. Bien qu’il bloque la lumière en provenance d’une étoile avec un coronographe, SPHERE doit utiliser d’intelligentes stratégies d’observation et des techniques de traitement de données pour filtrer le faible signal lumineux émis par les compagnons planétaires autour des jeunes étoiles brillantes (2) à différentes longueurs d’onde et à diverses époques.

Thomas Henning, directeur de l’Institut Max Planck dédié à l’Astronomie et chef de l’équipe, résume ainsi l’aventure scientifique: “Après plus d’une dizaine d’années consacrées à la fabrication de cet instrument high-tech, SPHERE récolte une moisson de données et découvre des protoplanètes !”

Notes

(1) Les images du disque et de la planète d’une part, le spectre de la planète d’autre part, ont été acquis durant deux campagnes d’observation baptisées SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) et (sphere survey for circumstellar DISK). SHINE a pour objectif de photographier 600 étoiles jeunes et peu lointaines dans le proche infrarouge grâce à la haute résolution angulaire et contrastée de SPHERE, dans le but de découvrir et de caractériser de nouvelles exoplanètes et donc de nouveaux systèmes planétaires. DISK explore les jeunes systèmes planétaires connus ainsi que leurs disques circumstellaires dans le but d’étudier les conditions initiales de la formation planétaire ainsi que l’évolution des architectures planétaires.

(2) Afin d’extraire le faible signal planétaire, les astronomes utilisent une méthode complexe basée sur la rotation de la Terre. Dans ce cadre, SPHERE acquiert en continu des images de l’étoile sur plusieurs heures, tout en maintenant l’instrument aussi stable que possible. En conséquence, la planète semble lentement tourner, sa position sur l’image se déplaçant par rapport au halo stellaire. Des algorithmes numériques sophistiqués permettent de combiner les images individuelles, de sorte que l’ensemble des zones fixes de l’image, tel le signal de l’étoile, se trouve filtré. Ne subsistent ainsi que les zones de l’image caractérisées par un déplacement apparent – rendant la planète visible.


Source: ESO

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