Situé à environ 129 années-lumière de la Terre dans la direction de la constellation de Pégase se trouve le système stellaire relativement jeune de HR 8799. À partir de 2008, quatre exoplanètes en orbite ont été découvertes dans ce système qui, avec l'exoplanète Formalhaut b, ont été les toutes premières à être confirmées par la technique d'imagerie directe. Et avec le temps, astronome en sont venus à croire que ces quatre planètes sont en résonance les unes avec les autres.

Dans ce cas, les quatre planètes orbitent autour de leur étoile avec une résonance 1:2:4:8, ce qui signifie que la période orbitale de chaque planète est dans un rapport presque précis avec les autres dans le système. Il s'agit d'un phénomène relativement unique, celui qui a inspiré Jason Wang – un étudiant diplômé de la branche Berkeley du Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) parrainé par la NASA – pour produire une vidéo illustrant leur danse orbitale.

À l'aide d'images obtenues par le W.M. Observatoire Keck sur une période de sept ans, La vidéo de Wang donne un aperçu de ces quatre exoplanètes en mouvement. Comme vous pouvez le voir ci-dessous, l'étoile centrale est noircie afin que la lumière réfléchie par ses planètes puisse être vue. Et bien qu'il ne montre pas les planètes achevant une période orbitale complète (ce qui prendrait des décennies, voire des siècles), il illustre magnifiquement la résonance qui existe entre les quatre planètes de l'étoile.

Comme Jason Wang l'a dit à Universe Today par e-mail :

"Les données ont été obtenues sur 7 ans à partir d'un des télescopes Keck de 10 mètres par une équipe d'astronomes (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman, et Ben Zuckerman). Christian a réduit chacune des 7 époques de données, pour faire 7 trames de données. J'ai ensuite fait un film en utilisant une interpolation de mouvement pour interpoler ces 7 images en 100 images pour obtenir une vidéo fluide afin qu'elle ne soit pas saccadée (comme si nous pouvions les observer tous les mois depuis la Terre)."

Les images des quatre exoplanètes ont été capturées à l'origine par le Dr Christian Marois de l'Institut Herzberg d'astrophysique du Conseil national de recherches du Canada. C'est en 2008 que Marois et ses collègues ont découvert les trois premières planètes de HR 8799 – HR 8799 b, c et d – en utilisant la technique d'imagerie directe. A peu près à la même époque, une équipe de l'UC Berkeley a annoncé la découverte de Fomalhaut b, également en utilisant l'imagerie directe.

Ces planètes étaient toutes déterminées comme des géantes gazeuses de taille et de masse similaires, avec entre 1,2 et 1,3 fois la taille de Jupiter, et 7 à 10 fois sa masse. Au moment de leur découverte, HR 8799 d était considérée comme la planète la plus proche de son étoile, à une distance d'environ 27 unités astronomiques (UA) - tandis que les deux autres orbitent à des distances d'environ 42 et 68 UA, respectivement.

Ce n'est qu'après que l'équipe s'est rendu compte que les planètes avaient déjà été observées en 1998. À l'époque, La caméra proche infrarouge et le spectromètre multi-objets (NICMOS) du télescope spatial Hubble avaient obtenu de la lumière du système qui indiquait la présence de planètes. Cependant, cela n'a été précisé qu'après l'installation d'une nouvelle technique de traitement d'image. D'où, la "pré-découverte" est passée inaperçue.

D'autres observations en 2009 et 2010 ont révélé l'existence de la quatrième planète - HR 8799 e - dont l'orbite la place à l'intérieur des trois autres. Toutefois, cette planète est quinze fois plus éloignée de son étoile que la Terre ne l'est du Soleil, ce qui se traduit par une période orbitale d'environ 18, 000 jours (49 ans). Les autres prennent environ 112, 225, et 450 ans (respectivement) pour compléter une orbite de HR 8799.

Finalement, Wang a décidé de produire la vidéo (qui n'était pas sa première), pour illustrer à quel point la recherche d'exoplanètes peut être passionnante. Comme il l'a dit :

"J'avais écrit cet algorithme d'interpolation de mouvement pour un autre système d'exoplanètes, Bêta Pictoris b, où nous voyons une planète sur une orbite de bord comme si elle plongeait dans son étoile (elle tourne en fait juste devant elle). Nous voulions faire la même chose pour le HR 8799 pour donner vie à ce système et partager notre enthousiasme à imager directement les exoplanètes. Je pense que c'est assez incroyable que nous ayons la technologie pour regarder d'autres mondes en orbite autour d'autres étoiles."

En outre, la vidéo attire l'attention sur un système stellaire qui présente des opportunités uniques pour la recherche sur les exoplanètes. Étant donné que HR 8799 a été le premier système multiplanétaire à être directement imagé, les astronomes peuvent observer directement les orbites des quatre planètes, observer leurs interactions dynamiques, et déterminer comment ils sont arrivés à leur configuration actuelle.

Les astronomes pourront également prendre des spectres des atmosphères de ces planètes pour étudier leur composition, et comparez cela aux géantes gazeuses de notre propre système solaire. Et comme le système est vraiment assez jeune (à peine 40 millions d'années), cela peut nous en dire beaucoup sur le processus de formation des planètes. Durer, mais pas des moindres, leurs orbites larges (une nécessité étant donné leur taille) pourraient signifier que le système est moins que stable.

À l'avenir, selon Wang, les astronomes surveilleront si des planètes sont éjectées du système. je ne sais pas pour vous, mais je considérerais qu'une vidéo illustrant l'une des géantes gazeuses du HR 8799 se faire éjecter de son système serait également très inspirante !