Vue d'artiste du système PDS 70. Les deux planètes sont vues en train de combler une brèche dans le disque protoplanétaire d'où elles sont nées. Les planètes sont chauffées par la matière tombante qu'elles s'accrétent activement et sont rougeoyantes. Notez que les planètes et l'étoile ne sont pas à l'échelle et seraient beaucoup plus petites par rapport à leurs séparations relatives. Crédit :Observatoire W. M. Keck/Adam Makarenko
De nouvelles preuves montrent que les toutes premières images capturant la naissance d'une paire de planètes en orbite autour de l'étoile PDS 70 sont en fait authentiques.
À l'aide d'un nouveau capteur de front d'onde pyramidal infrarouge pour la correction de l'optique adaptative (AO) à l'observatoire W. M. Keck de Maunakea à Hawaï, une équipe d'astronomes dirigée par Caltech a appliqué une nouvelle méthode pour prendre des photos de famille des bébés planètes, ou protoplanètes, et a confirmé leur existence.
Les résultats de l'équipe sont publiés dans le numéro d'aujourd'hui de Le journal astronomique .
PDS 70 est le premier système multiplanétaire connu où les astronomes peuvent assister à la formation des planètes en action. La première image directe d'une de ses planètes, PDS 70b, a été prise en 2018 suivie de plusieurs images prises à différentes longueurs d'onde de son frère, PDS 70c, en 2019. Les deux protoplanètes de type Jupiter ont été découvertes par le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral.
"Il y a eu une certaine confusion lorsque les deux protoplanètes ont été imagées pour la première fois, " a déclaré Jason Wang, a Heising-Simons Foundation 51 Pegasi b Fellow à Caltech et auteur principal de l'étude. "Les embryons planétaires se forment à partir d'un disque de poussière et de gaz entourant une étoile nouveau-née. Ce matériau circumstellaire s'accumule sur la protoplanète, créant une sorte d'écran de fumée qui rend difficile la différenciation des poussiéreux, disque gazeux de la planète en développement dans une image."
Pour aider à clarifier, Wang et son équipe ont développé une méthode pour démêler les signaux d'image du disque circumstellaire et des protoplanètes.
Une image directe des protoplanètes b et c du PDS 70 (marquées de flèches blanches) avec le disque circumstellaire retiré. L'image a été capturée à l'aide du système d'optique adaptative récemment mis à niveau de l'observatoire W. M. Keck. Crédit :J. WANG, CALTECH
"Nous savons que la forme du disque devrait être un anneau symétrique autour de l'étoile alors qu'une planète devrait être un seul point dans l'image, " a déclaré Wang. " Ainsi, même si une planète semble s'asseoir au-dessus du disque, ce qui est le cas du PDS 70c, sur la base de notre connaissance de l'apparence du disque dans l'ensemble de l'image, nous pouvons en déduire la luminosité du disque à l'emplacement de la protoplanète et supprimer le signal du disque. Il ne reste que l'émission de la planète."
L'équipe a pris des images du PDS 70 avec la caméra proche infrarouge (NIRC2) sur le télescope Keck II, marquant la première science pour un coronographe vortex installé dans NIRC2 dans le cadre d'une récente mise à niveau, combiné avec le système AO amélioré de l'Observatoire composé d'un nouveau capteur de front d'onde pyramidal infrarouge et d'un ordinateur de contrôle en temps réel.
"La nouvelle technologie de détecteur infrarouge utilisée dans notre capteur de front d'onde pyramidal a considérablement amélioré notre capacité à étudier les exoplanètes, en particulier ceux autour des étoiles de faible masse où la formation des planètes se produit activement, " dit Sylvain Cetre, ingénieur logiciel à Keck Observatory et l'un des principaux développeurs de la mise à niveau AO. "Cela nous permettra également d'améliorer la qualité de notre correction AO pour des cibles plus difficiles à imager comme le centre de notre galaxie."
Ce projet a bénéficié du capteur infrarouge innovant qui mesure les distorsions de la lumière causées par l'atmosphère terrestre.
"La nouvelle technologie est un multiplicateur scientifique, " dit Peter Kurczynski, Directeur de programme à la National Science Foundation, qui a contribué au financement de ce projet. "Cela permet des enquêtes qui n'étaient jamais possibles auparavant."
L'AO est une technique utilisée pour supprimer le flou atmosphérique qui déforme les images astronomiques. Avec le nouveau capteur de front d'onde pyramidal infrarouge et le contrôleur en temps réel installés, Le système AO de l'observatoire Keck est capable de fournir des images plus détaillées.
"L'imagerie PDS 70 capturée par l'équipe de Jason figurait parmi les premiers tests de la qualité scientifique produits par le capteur de front d'onde pyramidal de Keck, " a déclaré Charlotte Bond, scientifique de l'AO, qui a joué un rôle clé dans la conception et l'installation de la technologie. "C'est passionnant de voir à quel point le nouveau système AO corrige avec précision la turbulence atmosphérique des objets poussiéreux comme les jeunes étoiles où les protoplanètes devraient résider, permettant le plus clair, vue la plus nette des versions bébé de notre système solaire."
