Au cours des 30 dernières années, le nombre de planètes découvertes au-delà de notre système solaire a augmenté de façon exponentielle. Malheureusement, en raison des limites de notre technologie, la grande majorité de ces exoplanètes ont été découvertes par des moyens indirects, souvent en détectant les transits des planètes devant leurs étoiles (la méthode du transit) ou par l'influence gravitationnelle qu'elles exercent sur leur étoile (la méthode de la vitesse radiale).

Très peu ont été imagés directement, où les planètes ont été observées dans la lumière visible ou dans les longueurs d'onde infrarouges. Une de ces planètes est Beta Pictoris b, une jeune exoplanète massive qui a été observée pour la première fois en 2008 par une équipe de l'Observatoire européen austral (ESO). Récemment, la même équipe a suivi cette planète pendant qu'elle tournait autour de son étoile, résultant en des images époustouflantes et une vidéo accélérée tout aussi impressionnante.

Lorsqu'il a été observé pour la première fois en 2008, l'équipe de l'ESO a noté que Beta Pictoris b était un "super-Jupiter", avec 13 masses de Jupiter et un rayon d'environ une fois et demie celui de Jupiter. Ils ont également noté qu'elle tournait autour de son étoile – une jeune étoile de la séquence principale de type A située à environ 63 années-lumière dans la constellation de Pictor – à une distance d'environ 9 UA (neuf fois la distance entre la Terre et le soleil).

La découverte initiale de cette exoplanète a été faite à l'aide du système d'optique adaptative Nasmyth (NAOS) - Imageur et spectrographe proche infrarouge (CONICA) - qui, ensemble, sont connus sous le nom d'instrument NACO - sur le très grand télescope de l'ESO au Chili. Les observations du système ont également noté la présence de comètes et de deux disques de débris, qui a aidé les astronomes à prédire l'existence de Beta Pictoris b avant qu'il ne soit observé.

Depuis cette époque, la même équipe a utilisé l'instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High Contrast Exoplanet REsearch) du VLT pour suivre Beta Pictoris b de fin 2014 à fin 2016. À ce stade, Beta Pictoris b est passé si près du halo de son étoile que l'équipe n'a pas réussi à démêler l'une de l'autre. Mais près de deux ans plus tard (en septembre 2018), Beta Pictoris b a de nouveau émergé du halo et a été capturé par l'instrument SPHERE du VLT.

Compte tenu de sa taille et de sa large orbite, Beta Pictoris b était un excellent candidat pour l'imagerie directe, pour laquelle l'instrument SPHERE a été spécialement conçu. Dans la plupart des cas, les planètes extra-solaires sont impossibles à imager directement à l'aide des télescopes actuels car la lumière de leurs étoiles obscurcit toute lumière réfléchie par leurs surfaces et atmosphères. C'est particulièrement le cas des petites planètes rocheuses qui orbitent plus près de leurs étoiles.

La lumière réfléchie par l'atmosphère de Beta Pictoris b est ce qui a permis à SPHERE de découvrir et de suivre son orbite, et de le repérer au fur et à mesure qu'il émergeait de son passage devant son étoile mère. Il est important de noter qu'il ne s'agissait pas d'un transit, car la planète ne passe pas directement devant son étoile par rapport aux observateurs terrestres. Pour cette raison, la planète n'a pas détecté en utilisant la méthode de transit.

A 9 UA de son étoile (1,3 milliard de km; 800 millions de mi), Beta Pictoris b orbite autour de son étoile à une distance similaire aux orbites de Saturne de notre soleil. Cela en fait l'exoplanète en orbite la plus rapprochée jamais vue directement. Les images capturées par l'équipe de l'ESO ont également permis de réaliser une vidéo en accéléré qui montre la planète tournant autour de son étoile entre 2014 et 2018 (ci-dessous).

La découverte de Beta Pictoris b et la manière plus récente dont elle a été suivie ont été des réalisations remarquables. Ils sont également caractéristiques de la transition qui s'opère actuellement dans les études d'exoplanètes. Avec des milliers de planètes confirmées et disponibles pour étude, les scientifiques s'éloignent du processus de découverte et se tournent vers la caractérisation des exoplanètes (détermination de la composition de leurs atmosphères et si elles pourraient réellement soutenir la vie).

Dans les années à venir, on s'attend à ce que de nombreuses autres exoplanètes soient découvertes en utilisant la méthode d'imagerie directe, grâce aux télescopes de nouvelle génération qui auront une résolution et une sensibilité supérieures. Il s'agit notamment du télescope spatial James Webb (JWST), le télescope extrêmement grand (ELT) et le télescope géant de Magellan (MGT).