Ces images schématiques montrent la géométrie du système Beta Pictoris :l'image de gauche montre à la fois l'étoile et les deux planètes incrustées dans le disque poussiéreux dans l'orientation visible depuis le point de vue du système solaire. Cette vue a été construite en utilisant les informations provenant d'observations réelles. Le panneau du milieu contient une impression d'artiste du système disque/planète. L'image de droite montre les dimensions du système vu de dessus et les observations précédentes de Beta Pictoris b (losanges oranges et cercles rouges) et les nouvelles observations directes de Beta Pictoris c (cercles verts). L'orbite exacte de la planète c est encore quelque peu incertaine (zone blanche floue). Crédit :Axel Quetz / Département graphique MPIA
La grande majorité des planètes proches des étoiles étrangères sont découvertes par les astronomes à l'aide de méthodes sophistiquées. L'exoplanète n'apparaît pas sur l'image, mais se révèle indirectement dans le spectre. Une équipe de scientifiques des instituts Max Planck d'astronomie et de physique extraterrestre a maintenant réussi à obtenir la première confirmation directe d'une exoplanète précédemment découverte en utilisant la méthode de mesure de la vitesse radiale. En utilisant l'instrument GRAVITY aux télescopes du VLT au Chili, les astronomes ont observé le faible reflet de la planète Beta Pictoris c, à 63 années-lumière de la Terre, à côté des rayons brillants de son étoile mère. Les chercheurs peuvent désormais déduire à la fois la luminosité et la masse dynamique d'une exoplanète à partir de ces observations et ainsi mieux affiner les modèles de formation de ces objets.
Combinant la lumière des quatre grands télescopes du VLT, les astronomes de la collaboration GRAVITY ont réussi à observer directement le reflet de la lumière provenant d'une exoplanète proche de son étoile mère. La planète appelée "b Pictoris c" est la deuxième planète en orbite autour de son étoile mère. Il a été initialement détecté par la soi-disant "vitesse radiale, " qui mesure la traînée et la traction sur l'étoile mère en raison de l'orbite de la planète. b Pictoris c est si proche de son étoile mère que même les meilleurs télescopes n'étaient pas en mesure d'imager directement la planète jusqu'à présent.
"C'est la première confirmation directe d'une planète détectée par la méthode de la vitesse radiale, " dit Sylvestre Lacour, leader du programme d'observation ExoGRAVITY. Les mesures de vitesse radiale sont utilisées depuis de nombreuses décennies par les astronomes, et ont permis la détection de centaines d'exoplanètes. Mais jamais auparavant les astronomes n'avaient pu obtenir une observation directe d'une de ces planètes. Cela n'a été possible que parce que l'instrument GRAVITY, situé dans un laboratoire sous les quatre télescopes qu'il utilise, est un instrument très précis. Il observe la lumière de l'étoile mère avec les quatre télescopes VLT en même temps et les combine dans un télescope virtuel avec les détails nécessaires pour révéler b Pictoris c.
"C'est étonnant, quel niveau de détail et de sensibilité nous pouvons atteindre avec GRAVITY, " s'émerveille Frank Eisenhauer, le scientifique principal du projet GRAVITY au MPE. "Nous commençons tout juste à explorer de nouveaux mondes époustouflants, du trou noir supermassif au centre de notre galaxie aux planètes en dehors du système solaire."
La détection directe avec GRAVITY, cependant, n'a été possible que grâce à de nouvelles données de vitesse radiale établissant avec précision le mouvement orbital de b Pictoris c, présenté dans un deuxième article publié également aujourd'hui. Cela a permis à l'équipe de localiser et de prédire avec précision la position attendue de la planète afin que GRAVITY puisse la trouver.
b Pictoris c est ainsi la première planète détectée et confirmée par les deux méthodes, mesures de vitesse radiale et imagerie directe. En plus de la confirmation indépendante de l'exoplanète, les astronomes peuvent désormais combiner les connaissances de ces deux techniques auparavant distinctes. "Ça signifie, nous pouvons maintenant obtenir à la fois la luminosité et la masse de cette exoplanète, " explique Mathias Nowak, l'auteur principal de l'article de découverte GRAVITY. "En règle générale, plus la planète est massive, plus il est lumineux."
Dans ce cas, cependant, les données sur les deux planètes sont quelque peu déroutantes :la lumière provenant de b Pictoris c est six fois plus faible que son grand frère, b Pictoris b. b Pictoris c a 8 fois la masse de Jupiter. Alors, quelle est la masse de b Pictoris b ? Les données de vitesse radiale répondront finalement à cette question, mais il faudra beaucoup de temps pour obtenir suffisamment de données :une orbite complète pour la planète b autour de son étoile prend 28 de nos années !
"Nous avons utilisé GRAVITY auparavant pour obtenir des spectres d'autres exoplanètes directement imagées, qui eux-mêmes contenaient déjà des indices sur leur processus de formation, " ajoute Paul Mollière, qui, en tant que post-doctorant au MPIA, modélise les spectres d'exoplanètes. "Cette mesure de luminosité de b Pictoris c, combiné à sa masse, est une étape particulièrement importante pour contraindre nos modèles de formation de planètes. » Des données supplémentaires pourraient également être fournies par GRAVITY+, l'instrument de nouvelle génération, qui est déjà en cours de développement.
