Alors que les planètes se forment dans le tourbillon de gaz et de poussière autour des jeunes étoiles, il semble y avoir un endroit idéal où la plupart des grands, Des géantes gazeuses semblables à Jupiter se rassemblent, centré autour de l'orbite où Jupiter se trouve aujourd'hui dans notre propre système solaire.

L'emplacement de ce sweet spot est entre 3 et 10 fois la distance entre la Terre et notre soleil (3-10 unités astronomiques, ou AU). Jupiter est à 5,2 UA de notre soleil.

Ce n'est qu'une des conclusions d'une analyse sans précédent de 300 étoiles capturées par le Gemini Planet Imager, ou GPI, un détecteur infrarouge sensible monté sur le télescope Gemini Sud de 8 mètres au Chili.

L'enquête GPI sur les exoplanètes, ou GPIES, est l'un des deux grands projets qui recherchent directement des exoplanètes, en bloquant la lumière des étoiles et en photographiant les planètes elles-mêmes, au lieu de rechercher des oscillations révélatrices dans l'étoile - la méthode de la vitesse radiale - ou des planètes se croisant devant l'étoile - la technique du transit. La caméra GPI est sensible à la chaleur dégagée par les planètes récemment formées et les naines brunes, qui sont plus massives que les planètes géantes gazeuses, mais encore trop petit pour enflammer la fusion et devenir des étoiles.

L'analyse des 300 premières étoiles sur plus de 500 recensées par le GPIES, publié le 12 juin dans le Le journal astronomique , "est une étape importante, " dit Eugène Chiang, professeur d'astronomie à l'UC Berkeley et membre du groupe théorique de la collaboration. "Nous avons maintenant d'excellentes statistiques sur la fréquence à laquelle les planètes se produisent, leur distribution de masse et à quelle distance ils sont de leurs étoiles. C'est l'analyse la plus complète que j'ai vue dans ce domaine."

L'étude complète les relevés d'exoplanètes antérieurs en comptant les planètes entre 10 et 100 UA, une plage dans laquelle le relevé de transit du télescope spatial Kepler et les observations de vitesse radiale sont peu susceptibles de détecter des planètes. Il était dirigé par Eric Nielsen, chercheur à l'Institut Kavli d'astrophysique des particules et de cosmologie de l'Université de Stanford, et impliqué plus de 100 chercheurs dans 40 institutions à travers le monde, dont l'Université de Californie, Berkeley.

Une nouvelle planète, une nouvelle naine brune

Depuis le début de l'enquête GPIES il y a cinq ans, l'équipe a photographié six planètes et trois naines brunes en orbite autour de ces 300 étoiles. L'équipe estime qu'environ 9% des étoiles massives ont des géantes gazeuses entre 5 et 13 masses de Jupiter au-delà d'une distance de 10 UA, et moins de 1 pour cent ont des naines brunes entre 10 et 100 UA.

Le nouvel ensemble de données fournit des informations importantes sur comment et où les objets massifs se forment au sein des systèmes planétaires.

"En sortant de l'étoile centrale, les planètes géantes deviennent plus fréquentes. Environ 3 à 10 UA, les pics de taux d'occurrence, " a déclaré Chiang. " Nous savons qu'il culmine parce que les enquêtes de Kepler et de vitesse radiale trouvent une augmentation du taux, allant de Jupiters chauds très proches de l'étoile à des Jupiters à quelques UA de l'étoile. GPI a rempli l'autre extrémité, passant de 10 à 100 UA, et constater que le taux d'occurrence baisse; les planètes géantes se trouvent plus fréquemment à 10 qu'à 100. Si vous combinez tout, il y a un endroit idéal pour l'occurrence des planètes géantes autour de 3 à 10 UA."

"Avec les futurs observatoires, notamment le télescope de trente mètres et les missions spatiales ambitieuses, nous allons commencer à imager les planètes résidant dans le sweet spot pour les étoiles semblables au soleil, " a déclaré le membre de l'équipe Paul Kalas, un professeur adjoint d'astronomie à l'UC Berkeley.