En ce qui concerne les planètes extrasolaires, les apparences peuvent être trompeuses. Les astronomes ont imaginé une nouvelle planète, et il semble presque identique à l'une des planètes géantes gazeuses les mieux étudiées. Mais ce doppelgänger diffère d'une manière très importante :son origine.

"Nous avons trouvé une planète géante gazeuse qui est un jumeau virtuel d'une planète connue auparavant, mais il semble que les deux objets se soient formés de manières différentes, " dit Trent Dupuy, astronome à l'Observatoire Gemini et responsable de l'étude.

Emergeant de pépinières stellaires de gaz et de poussières, les étoiles naissent comme des chatons dans une portée, en grappes et s'éloignent inévitablement de leur lieu de naissance. Ces portées sont constituées d'étoiles très variables, allant de minuscules avortons incapables de générer leur propre énergie (appelées naines brunes) aux étoiles massives qui mettent fin à leur vie avec des explosions de supernova. Au milieu de cette tourmente, des planètes se forment autour de ces nouvelles étoiles. Et une fois que la pépinière stellaire épuise son gaz, les étoiles (avec leurs planètes) quittent leur lieu de naissance et parcourent librement la Galaxie. A cause de cet exode, les astronomes pensent qu'il devrait y avoir des planètes nées en même temps de la même pépinière stellaire, mais des étoiles en orbite qui se sont éloignées les unes des autres au fil des éons, comme des frères et sœurs perdus depuis longtemps.

"À ce jour, les exoplanètes trouvées par imagerie directe sont essentiellement des individus, chacune distincte de l'autre par son apparence et son âge. Trouver deux exoplanètes aux apparences presque identiques et pourtant formées si différemment ouvre une nouvelle fenêtre pour comprendre ces objets, " a déclaré Michael Liu, astronome à l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï, et un collaborateur sur ce travail.

Dupuy, Liu, et leurs collaborateurs ont identifié le premier cas d'un tel doppelgänger planétaire. Un objet est connu depuis longtemps :la planète de 13-Jupiter bêta Pictoris b, l'une des premières planètes découvertes par imagerie directe, en 2009. Le nouvel objet, surnommé 2MASS 0249 c, a la même masse, luminosité, et le spectre en tant que bêta Pictoris b.

Après avoir découvert cet objet avec le Télescope Canada-France-Hawaï (CFHT), Dupuy et ses collaborateurs ont ensuite déterminé que 2MASS 0249 c et bêta Pictoris b étaient nés dans la même pépinière stellaire. À la surface, cela fait des deux objets non seulement des sosies, mais de véritables frères et sœurs.

Cependant, les planètes ont des situations de vie très différentes, à savoir les types d'étoiles qu'ils orbitent. L'hôte de bêta Pictoris b est une étoile 10 fois plus brillante que le Soleil, tandis que 2MASS 0249 c orbite autour d'une paire de naines brunes qui sont 2000 fois plus faibles que le Soleil. Par ailleurs, beta Pictoris b est relativement proche de son hôte, environ 9 unités astronomiques (AU, la distance de la Terre au Soleil), tandis que 2MASS 0249 c est à 2000 UA de son hôte binaire.

Ces arrangements radicalement différents suggèrent que l'éducation des planètes n'était pas du tout semblable. L'image traditionnelle de la formation des géantes gazeuses, où les planètes commencent comme de petits noyaux rocheux autour de leur étoile hôte et se développent en accumulant le gaz du disque de l'étoile, probablement créé bêta Pictoris b. En revanche, l'hôte de 2MASS 0249 c n'avait pas assez de disque pour faire une géante gazeuse, donc la planète s'est probablement formée en accumulant directement le gaz de la pépinière stellaire d'origine.

"2MASS 0249 c et bêta Pictoris b nous montrent que la nature a plus d'une façon de créer des exoplanètes très similaires, " dit Kaitlin Kratter, astronome à l'Université de l'Arizona et collaborateur à ce travail. "La bêta Pictoris b s'est probablement formée comme nous pensons que la plupart des géantes gazeuses le font, à partir de minuscules grains de poussière. En revanche, 2MASS 0249 c ressemble à une naine brune de poids insuffisant qui s'est formée à partir de l'effondrement d'un nuage de gaz. Ils sont tous les deux considérés comme des exoplanètes, mais 2MASS 0249 c illustre qu'une classification aussi simple peut obscurcir une réalité compliquée."

L'équipe a d'abord identifié 2MASS 0249 c à l'aide d'images du CFHT, et leurs observations répétées ont révélé que cet objet est en orbite à une grande distance de son hôte. Le système appartient au groupe de déménagement bêta Pictoris, un ensemble d'étoiles très dispersé nommé d'après sa célèbre étoile hôte de la planète. Les observations de l'équipe avec le télescope W. M. Keck ont ​​déterminé que l'hôte est en fait une paire de naines brunes étroitement séparées. Donc en somme, le système 2MASS 0249 comprend deux naines brunes et une planète géante gazeuse. La spectroscopie de suivi de 2MASS 0249 c avec l'installation du télescope infrarouge de la NASA et le télescope de 3,5 mètres du consortium de recherche astrophysique au télescope Apache Point a démontré qu'il partage une ressemblance remarquable avec la bêta Pictoris b.

Le système 2MASS 0249 est une cible intéressante pour de futures études. Les planètes les plus directement imagées sont très proches de leurs étoiles hôtes, inhibant les études détaillées des planètes en raison de la lumière vive des étoiles. En revanche, la très large séparation de 2MASS 0249 c de son hôte binaire facilitera beaucoup les mesures de propriétés telles que sa météo de surface et sa composition, menant à une meilleure compréhension des caractéristiques et des origines des planètes géantes gazeuses.

Cet ouvrage est accepté pour publication dans le Journal astronomique .