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    Une paire de planètes naissantes directement vues grandir autour d'une jeune étoile

    L'illustration de cet artiste montre deux exoplanètes géantes gazeuses en orbite autour de la jeune étoile PDS 70. Ces planètes continuent de croître en accrétant la matière d'un disque environnant. Dans le processus, ils ont creusé gravitationnellement un grand espace dans le disque. L'écart s'étend à des distances équivalentes aux orbites d'Uranus et de Neptune dans notre système solaire. Crédit :J. Olmsted (STScI)

    Les astronomes ont directement imagé deux exoplanètes qui creusent gravitationnellement un large espace dans un disque formant une planète entourant une jeune étoile. Alors que plus d'une douzaine d'exoplanètes ont été directement imagées, ce n'est que le deuxième système multiplanétaire à être photographié. (Le premier était un système à quatre planètes en orbite autour de l'étoile HR 8799.) Contrairement à HR 8799, bien que, les planètes de ce système continuent de croître en accrétant de la matière du disque.

    "C'est la première détection sans ambiguïté d'un système à deux planètes creusant un espace disque, " a déclaré Julien Girard du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland.

    L'hôte vedette, connu sous le nom de PDS 70, est situé à environ 370 années-lumière de la Terre. La jeune étoile de 6 millions d'années est légèrement plus petite et moins massive que notre Soleil, et continue d'accréter du gaz. Il est entouré d'un disque de gaz et de poussière qui a un grand espace s'étendant d'environ 1,9 à 3,8 milliards de milles.

    PDS 70b, la planète la plus intime connue, est situé dans l'espace disque à une distance d'environ 2 milliards de milles de son étoile, similaire à l'orbite d'Uranus dans notre système solaire. L'équipe estime qu'il pèse entre 4 et 17 fois plus que Jupiter. Il a été détecté pour la première fois en 2018.

    PDS 70c, la planète nouvellement découverte, est situé près du bord extérieur de l'espace disque à environ 3,3 milliards de miles de l'étoile, similaire à la distance de Neptune à notre Soleil. Elle est moins massive que la planète b, pesant entre 1 et 10 fois plus que Jupiter. Les deux orbites planétaires sont proches d'une résonance 2 à 1, ce qui signifie que la planète intérieure fait le tour de l'étoile deux fois dans le temps qu'il faut à la planète extérieure pour faire un tour.

    La découverte de ces deux mondes est importante car elle fournit la preuve directe que la formation de planètes peut balayer suffisamment de matière hors d'un disque protoplanétaire pour créer un espace observable.

    Le PDS 70 n'est que le deuxième système multi-planètes à être directement imagé. Grâce à une combinaison d'optique adaptative et de traitement de données, les astronomes ont pu annuler la lumière de l'étoile centrale (marquée par une étoile blanche) pour révéler deux exoplanètes en orbite. Le PDS 70 b (en bas à gauche) pèse 4 à 17 fois plus que Jupiter tandis que le PDS 70 c (en haut à droite) pèse 1 à 10 fois plus que Jupiter. Crédit :ESO et S. Haffert (Observatoire de Leyde)

    "Avec des installations comme ALMA, Hubble, ou de grands télescopes optiques au sol avec une optique adaptative, nous voyons des disques avec des anneaux et des espaces partout. La question ouverte a été, y a-t-il des planètes là-bas? Dans ce cas, la réponse est oui, " expliqua Girard.

    L'équipe a détecté du PDS 70 c depuis le sol, à l'aide du spectrographe MUSE du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral. Leur nouvelle technique reposait sur la combinaison de la haute résolution spatiale fournie par le télescope de 8 mètres équipé de quatre lasers et de la résolution spectrale moyenne de l'instrument qui lui permet de "se verrouiller" sur la lumière émise par l'hydrogène, ce qui est un signe d'accrétion de gaz.

    "Ce nouveau mode d'observation a été développé pour étudier les galaxies et les amas d'étoiles à une résolution spatiale plus élevée. Mais ce nouveau mode le rend également adapté à l'imagerie des exoplanètes, qui n'était pas le pilote scientifique d'origine de l'instrument MUSE, " a déclaré Sebastiaan Haffert de l'Observatoire de Leyde, auteur principal sur le papier.

    "Nous avons été très surpris lorsque nous avons trouvé la deuxième planète, " a ajouté Haffert.

    À l'avenir, Le télescope spatial James Webb de la NASA pourrait être en mesure d'étudier ce système et d'autres pépinières de planètes en utilisant une technique spectrale similaire pour se concentrer sur différentes longueurs d'onde de la lumière de l'hydrogène. Cela permettrait aux scientifiques de mesurer la température et la densité du gaz dans le disque, ce qui nous aiderait à comprendre la croissance des planètes géantes gazeuses. Le système pourrait également être ciblé par la mission WFIRST, qui réalisera une démonstration de technologie de coronographe haute performance qui peut bloquer la lumière de l'étoile pour révéler une lumière plus faible du disque environnant et des planètes compagnes.

    Ces résultats ont été publiés dans le numéro du 3 juin de Astronomie de la nature .


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