Découverte d’un nouveau système planétaire

Article publié originellement en décembre 2008

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

Une équipe de chercheurs canadiens, américains et britanniques incluant des chercheur de l’iREx a photographié pour la 1re fois un système planétaire lointain, semblable à notre système solaire, autour de l’étoile HR8799. L’exploit a été réalisé à l’aide d’observations obtenues aux télescopes Keck et Gemini Nord. Le système est composé detrois planètes qui sont encore suffisamment jeunes pour rayonner dans l’infrarouge. En effet, le système est âgé de 60 millions d’années seulement, et ses planètes dégagent encore une quantité mesurable de chaleur. HR8799 est une étoile 1,5 fois plus massive que le Soleil, située à 130 années-lumière du Soleil, dans la constellation de Pégase.

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 destrois 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 Kuiper de notre système solaire, d’où proviennent les comètes. Ce système solaire ressemble en beaucoup de points au nôtre (fig. 2).

« L’obtention d’images de plusieurs planètes autour d’une étoile à l’extérieur de notre système solaire est une première, » affirme Christian Marois, un Québécois basé à l’Institut Herzberg d’astrophysique qui est à la tête de l’équipe scientifique.

Les trois chercheurs québécois de léquipe, René Doyon, Christian Marois et David Lafrenière, sont à l’origine de la technique de l’imagerie angulaire différentielle (IDA), un algorithme de traitement d’image sophistiqué qui, combiné à la technologie de l’optique adaptative, a permis de mieux révéler la présence des trois planètes.

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 : 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.

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.

Une étude précédente – le Gemini Deep Planet Survey (GPDS) – 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 – International Deep Planet Survey (IDPS) – 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 du Keck et de 8 m de Gemini Nord (situés tous deux à Hawaii) et de l’un des quatre 8 m du Very Large Telescope de l’European Southern Observatory, dans le but d’obtenir des images de planètes géantes qui ressemblent à Jupiter.

Christian Marois remarque que cette 1re détection survient après qu’on ait sondé seulement quelques étoiles. 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.

 

Vidéos

Visionnez le film reproduisant les trajectoires des 3 planètes autour de HR8799

Vidéo de Forum (Université de Montréal) dans laquelle René Doyon parle de la découverte

Plus d’information

Les détails de cette découverte sont publiés dans l’article Direct Imaging of Multiple Planets Orbiting the Star HR 8799, publié le 28 novembre 2008 and la revue Science. En plus de Christian Marois (NRC Herzberg Institute of Astrophysics, Victoria, C.-B.), David Lafrenière et René Doyon (Institut de recherche sur les exoplanètes, Université de Montréal, CRAQ, Montréal, Qc), l’équipe comprend 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.), et Inseok Song (University of Georgia, Athens, GA, É.-U.).