Premières photos d'un système planétaire lointain

Déjà, en septembre 2008, des astronomes de l'Université de Toronto annonçaient qu'ils avaient probablement réalisé la première photo d'une exoplanète; il s'agissait d'un corps très massif - huit fois la masse de Jupiter - effectuant une révolution autour d'une étoile située à quelque 500 années-lumière de notre système solaire (lire à ce sujet Première mondiale canadienne: photo d'une planète autour d'une étoile similaire au Soleil).

Cette semaine, une autre équipe canadienne, dirigée par Christian Marois de l'Institut Herzberg d'astrophysique du Conseil national de recherches Canada, annonce cette fois une autre première mondiale: l'image d'un système stellaire composé non pas d'une mais de trois planètes.

Détecté autour de l'étoile HR 8799, ce système planétaire (image par Wikipedia, cliquez pour agrandir) est très jeune; il ne serait âgé que de 60 millions d'années, contre 4,6 milliards d'années pour notre système solaire. Cette étoile est située dans la constellation de Pégase et, dans des conditions d'observation idéales, elle peut être observée à l'oeil nu.

HR 8799, une étoile environ 50% plus massive que le Soleil, se trouve à environ 130 années-lumière de nous. Les trois planètes de ce système sont très massives et sont situées sur des orbites lointaines lorsqu'on les compare à la distance qui sépare la Terre du Soleil. Voici les caractéristiques de ces planètes:

- La planète «HR 8799 d» aurait environ sept fois la masse de Jupiter et prendrait 100 ans pour boucler un tour complet autour de son étoile hôte;
- «HR 8799 c» possède 10 fois la masse de Jupiter et a une période de 189 ans;
- «HR 8799 b» possède 10 fois la masse de Jupiter et fait une révolution complète en 466 ans.

Aux fins de comparaison, rappelons que Jupiter complète son orbite autour du Soleil en un peu moins de 12 ans et que Neptune - la planète la plus éloignée - fait un tour complet en 164 ans.

«Depuis dix ans, des techniques indirectes nous ont indiqué que le Soleil n'était pas la seule étoile autour de laquelle orbitaient des planètes. Nous avons enfin une image réelle de tout un système solaire. Il s'agit d'une étape importante dans la recherche de systèmes planétaires autour d'étoiles», s'enthousiasme Christian Marois.

L'exploit technologique et scientifique de Christian Marois et son équipe a été rendu possible grâce aux instruments perfectionnés des télescopes Gemini Nord et Keck (Mauna Kea sur l'île d'Hawaï), en utilisant des techniques très sophistiquées, notamment l'«optique adaptative» qui permet de réduire grandement les perturbations provoquées par la turbulence de l'atmosphère terrestre.

Les images de HR 8799 et de ses planètes ont été prises dans la gamme infrarouge du spectre, et il a fallu réaliser des observations pendant plusieurs années pour confirmer que les points lumineux aperçus étaient bien des planètes en orbite autour de l'étoile.

Parallèlement à cette réalisation canadienne, une équipe américaine annonce qu'elle est parvenue à obtenir la première photo directe d'une exoplanète dans le spectre visible, obtenue grâce aux instruments à bord du télescope spatial Hubble.

Un groupe mené par Paul Kalas, astronome à l'Université de la Californie à Berkeley, a en effet obtenu une photo de l'étoile Fomalhaut et de son nuage de matière dans lequel on peut apercevoir une planète dans la lumière visible.

Fomalhaut (voir localisation dans Google Sky) appartient à la constellation du Poisson austral, dont elle est l'étoile la plus brillante. Il s'agit d'un astre relativement jeune (environ 200 millions d'années), situé à «seulement» 25 années-lumière de nous. Fomalhaut est parfaitement visible à l'oeil nu; en fait, il s'agit de la 17e étoile la plus brillante telle que vue de la Terre.

Dans la vidéo ci-dessous (en anglais), Paul Kalas explique comment on a pu photographier cette étoile et découvrir cette exoplanète.

Baptisée tout simplement «Fomalhaut b», l'exoplanète nouvellement découverte est située dans une zone éloignée du système qui se compare à la Ceinture de Kuiper dans le système solaire, c'est-à-dire la zone périphérique où se trouvent glacés tels que Pluton.

La planète «Fomalhaut b», qui effectue une orbite complète en quelque 872 années terrestres, aurait une masse comprise entre celle de Neptune et trois fois celle de Jupiter. L'incertitude provient du fait que sa masse a été déduite à partir de son influence sur le disque de matière qui entoure Fomalhaut mais il appert donc qu'il s'agit encore une fois d'une planète géante.

Les astronomes américains ont pu confirmer que le corps était bel et bien une exoplanète en observant son mouvement autour de son étoile hôte depuis l'an 2004. Des mesures futures permettront de raffiner ces estimations et, espèrent même les astronomes, de pouvoir détecter l'éventuelle présence de vapeur d'eau dans son atmosphère.

Ces deux réalisations ont été détaillées dans des articles de la revue Science. Vous trouverez de plus amples détails dans les communiqués de l'Institut Herzberg d'astrophysique et de la Nasa.