En utilisant la "vision" radio supersharp du réseau à très longue ligne de base (VLBA) à l'échelle du continent de la National Science Foundation, les astronomes ont découvert une planète de la taille de Saturne en orbite étroite autour d'un petit étoile froide à 35 années-lumière de la Terre. Il s'agit de la première découverte d'une planète extrasolaire avec un radiotélescope utilisant une technique qui nécessite des mesures extrêmement précises de la position d'une étoile dans le ciel, et seulement la deuxième découverte de planète pour cette technique et pour les radiotélescopes.

La technique est connue depuis longtemps, mais s'est avéré difficile à utiliser. Il s'agit de suivre le mouvement réel de l'étoile dans l'espace, puis détecter une minuscule "oscillation" dans ce mouvement causé par l'effet gravitationnel de la planète. L'étoile et la planète orbitent autour d'un emplacement qui représente le centre de masse pour les deux combinés. La planète est révélée indirectement si cet emplacement, appelé le barycentre, est suffisamment éloigné du centre de l'étoile pour provoquer une oscillation détectable par un télescope.

Cette technique, appelée la technique astrométrique, devrait être particulièrement efficace pour détecter des planètes semblables à Jupiter sur des orbites éloignées de l'étoile. C'est parce que lorsqu'une planète massive orbite autour d'une étoile, l'oscillation produite dans l'étoile augmente avec une plus grande séparation entre la planète et l'étoile, et à une distance donnée de l'étoile, plus la planète est massive, plus l'oscillation produite est importante.

À partir de juin 2018 et pendant un an et demi, les astronomes ont suivi une étoile appelée TVLM 513-46546, un nain froid avec moins d'un dixième de la masse de notre Soleil. En outre, ils ont utilisé les données de neuf précédentes observations VLBA de l'étoile entre mars 2010 et août 2011.

Une analyse approfondie des données de ces périodes a révélé une oscillation révélatrice du mouvement de l'étoile indiquant la présence d'une planète comparable en masse à Saturne, en orbite autour de l'étoile une fois tous les 221 jours. Cette planète est plus proche de l'étoile que Mercure ne l'est du Soleil.

Petit, les étoiles cool comme TVLM 513-46546 sont le type stellaire le plus nombreux dans notre galaxie de la Voie lactée, et beaucoup d'entre eux ont des planètes plus petites, comparable à la Terre et à Mars.

"Planètes géantes, comme Jupiter et Saturne, devraient être rares autour de petites étoiles comme celle-ci, et la technique astrométrique est la meilleure pour trouver des planètes semblables à Jupiter sur de larges orbites, nous avons donc été surpris de trouver une masse inférieure, Planète semblable à Saturne sur une orbite relativement compacte. Nous nous attendions à trouver une planète plus massive, semblable à Jupiter, sur une orbite plus large, " dit Salvador Curiel, de l'Université nationale autonome du Mexique. "Détecter les mouvements orbitaux de ce compagnon planétaire de masse sub-Jupiter dans une orbite aussi compacte était un grand défi, " il ajouta.

Plus de 4, 200 planètes ont été découvertes en orbite autour d'étoiles autres que le Soleil, mais la planète autour de TVLM 513-46546 n'est que la deuxième à être trouvée en utilisant la technique astrométrique. Un autre, méthode très réussie, appelée technique de la vitesse radiale, repose également sur l'effet gravitationnel de la planète sur l'étoile. Cette technique détecte la légère accélération de l'étoile, soit vers ou loin de la Terre, causé par le mouvement de l'étoile autour du barycentre.

"Notre méthode complète la méthode de vitesse radiale qui est plus sensible aux planètes orbitant sur des orbites proches, tandis que la nôtre est plus sensible aux planètes massives sur des orbites plus éloignées de l'étoile, " a déclaré Gisela Ortiz-Leon de l'Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne. " En effet, ces autres techniques n'ont trouvé que quelques planètes avec des caractéristiques telles que la masse des planètes, taille orbitale, et hôte de la masse d'étoiles, semblable à la planète que nous avons trouvée. Nous pensons que la VLBA, et la technique d'astrométrie en général, pourrait révéler beaucoup plus de planètes similaires."

Une troisième technique, appelé la méthode du transit, aussi très réussi, détecte la légère atténuation de la lumière de l'étoile lorsqu'une planète passe devant elle, vu de la Terre.

La méthode astrométrique a réussi à détecter les systèmes d'étoiles binaires proches, et a été reconnu dès le 19ème siècle comme un moyen potentiel de découvrir des planètes extrasolaires. Au cours des années, un certain nombre de ces découvertes ont été annoncées, puis n'a pas survécu à un examen plus approfondi. La difficulté a été que l'oscillation stellaire produite par une planète est si petite lorsqu'elle est vue de la Terre qu'elle nécessite une précision extraordinaire dans les mesures de position.

« Le VLBA, avec des antennes séparées jusqu'à 5, 000 milles, nous a fourni le grand pouvoir de résolution et la précision extrêmement élevée nécessaires à cette découverte, " a déclaré Amy Mioduszewski, de l'Observatoire national de radioastronomie. "En outre, les améliorations qui ont été apportées à la sensibilité du VLBA nous ont donné la qualité des données qui a permis de faire ce travail maintenant, " elle a ajouté.

Curiel, Ortiz-Léon, Mioduszewski, et Rosa Torres de l'Université de Guadalajara au Mexique, ont fait part de leurs découvertes dans le Journal astronomique .