Découverte d’un nouveau système planétaire

Une planète, c’est bien, 3 c’est mieux!

Une équipe de chercheurs canadiens, américains et britanniques a photographié pour la 1re fois un système planétaire lointain, semblable à notre système solaire. L’exploit a été réalisé à l’aide d’observations obtenues aux télescopes Keck et Gemini Nord. Le système est composé de 3 planètes qui sont encore suffisamment jeunes pour rayonner dans l’infrarouge. Le système est âgé de 60 millions d’années et ses planètes dégagent encore une quantité mesurable de chaleur.

Figure 1 : vue d’artiste du système planétaire. Source : Gemini Observatory Artwork by Lynette Cook

Figure 1 : vue d’artiste du système planétaire. Source : Gemini Observatory Artwork by Lynette Cook

Une analyse de la luminosité des 3 objets, à plusieurs longueurs d’onde infrarouges ainsi qu’à différentes époques d’observation, révèle que les planètes possèdent des masses comprises entre 7 et 10 fois celle de Jupiter (fig. 1) et qu’elles sont en révolution autour de l’étoile centrale. La planète la plus éloignée se déplace sur une orbite située tout juste à l’intérieur d’un disque de débris très semblable à la ceinture de Kuiper1 de notre système solaire, d’où proviennent les comètes. Ce système solaire ressemble en beaucoup de points au nôtre (fig. 2). L’équipe de chercheurs comprend 3 Québécois : René Doyon (Université de Montréal), membre du Centre de recherche en astrophysique du Québec (CRAQ) et directeur de l’observatoire du Mont-Mégantic, Christian Marois de l’Institut Herzberg d’astrophysique et David Lafrenière (Université de Montréal). Ces 3 chercheurs sont à l’origine de la technique de l’imagerie angulaire différentielle (IDA2), un algorithme de traitement d’image sophistiqué qui, combiné à la technologie de l’optique adaptative, a permis de mieux révéler la présence des 3 planètes autour de l’étoile HR87993 située dans la constellation de Pégase. Christian Marois, à la tête de l’équipe scientifique, affirme que l’obtention d’images de plusieurs planètes autour d’une étoile à l’extérieur de notre système solaire est une première. Cette découverte est une étape cruciale vers cette quête ultime de détecter des planètes rocheuses comme la Terre. « Tous les grands télescopes de la planète vont maintenant se river sur cette étoile pour en apprendre davantage sur ce fascinant système planétaire. », affirme René Doyon, coauteur de l’article. Une étude précédente – le GPDS4 – sur le télescope Gemini Nord, codirigée par René Doyon et David Lafrenière de 2004 à 2007, a montré que les planètes géantes (comme Jupiter) se font plutôt rares autour d’étoiles jeunes à des séparations orbitales au-delà de 10 unités astronomiques, soit la distance entre Saturne et le Soleil. « Nous avons cherché très activement avec la technique IDA autour de 85 étoiles jeunes de masse inférieure ou égale à celle du Soleil et aucune d’elles n’a montré de planètes. La prochaine étape était de chercher autour d’un plus grand nombre d’étoiles mais aussi de se tourner vers des étoiles plus massives que le Soleil. Ce système est un véritable cadeau de la nature. Il est incroyable que notre première détection comprenne non pas une, non pas 2 mais 3 planètes autour d’une même étoile! », fait remarquer avec enthousiasme René Doyon. Les observations de l’étoile HR8799 font partie d’une étude à plus grande échelle – IDPS5 – de 80 étoiles relativement jeunes, massives, entourées d’un disque de poussière et situées dans le voisinage du système solaire. L’étude utilise les télescopes de 10 m et 8 m du Keck, de Gemini Nord (situés tous deux à Hawaii) et de l’un des quatre 8 m du VLT de l’ESO6 dans le but d’obtenir des images de planètes géantes qui ressemblent à Jupiter. Christian Marois remarque que cette 1re détection survient après que seulement quelques étoiles eurent été sondées. Il se pourrait que l’existence de planètes géantes autour d’étoiles massives soit plus commune qu’on ne le pense. La campagne d’observations (IDPS) présentement en cours permettra de répondre à cette question. Les détails de cette découverte sont publiés dans la revue Science Express, édition électronique du 13 novembre 2008. Membres de l’équipe :

  • Christian Marois – NRC Herzberg Institute of Astrophysics, Victoria, C.-B.
  • Bruce Macintosh – Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Calif., É.-U.
  • Travis Barman – Lowell Observatory, Flagstaff, Ariz., É.-U.
  • Benjamin Zuckerman – Astronomy Dep’t, University of California, Los Angeles, Calif., É.-U.
  • Jennifer Patience – School of Physics, University of Exeter, Exeter, R.-U.
  • Inseok Song – University of Georgia, Athens, GA, É.-U.
  • David Lafrenière – Institut de planétologie de Montréal, Université de Montréal, CRAQ, Montréal, Qc
  • René Doyon – Institut de planétologie de Montréal, Université de Montréal, CRAQ, Montréal, Qc
Figure 2

Figure 2

Figure 2 : Représentation schématique du système planétaire HR8799 (à gauche) et de notre système solaire à la même échelle (à droite).

Figure 3

Figure 3

Figure 3 : L’étoile HR8799 photographiée par le télescope Keck (à gauche). La même étoile après traitement d’image avec la technique de l’IDA (à droite). Les 3 planètes apparaissent distinctement comme des points rouges approximativement à 1 h, 5 h et 10 h. Les 3 planètes tournent dans le sens contraire des aiguilles d’une montre à des distances orbitales de 25, 40 et 70 unités astronomiques (UA). Une unité astronomique est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil.     Visionnez le film reproduisant les trajectoires des 3 planètes autour de HR8799. Notes :

  1. La ceinture de Kuiper
  2. The Gemini Deep Planet Survey (GDPS) – Premiers Résultats
  3. L’étoile HR8799 est âgée de 60 millions d’années et 1,5 fois plus massive que le Soleil! Elle est située à 130 années-lumière du Soleil et est visible à l’oeil nu en dehors des grands centres urbains.
  4.  Gemini Deep Planet Survey
  5. International Deep Planet Survey
  6. VLT = Very Large Telescope – ESO = European Southern Observatory