Les scientifiques n'ont jamais réellement découvert la grande majorité des 4 000 exoplanètes, ou planètes en orbite, autres que la nôtre, découvertes au cours des trois dernières décennies. Au lieu de cela, l’existence des planètes est calculée à partir d’observations indirectes, telles que la mesure des changements de luminosité de l’étoile hôte ou le suivi de petites oscillations causées par le tiraillement gravitationnel des corps qui les orbitent. Mais dans quelques rares cas, les chercheurs ont réussi à capturer l'image d'une exoplanète.
La dernière capture détaillée dans la revue Nature Astronomy est particulièrement unique, montrant deux planètes nouveau-nés tourbillonnant autour d'une jeune étoile appelée PDS 70, située à environ 370 années-lumière de la Terre.
Selon Mike Wall, de Space.com, ce n’est que la deuxième fois que des chercheurs imaginent un système multiplan. Le PDS 70 est un peu moins massif que notre soleil et beaucoup plus jeune, âgé d’à peine 6 millions d’années. En raison de son jeune âge, il est toujours entouré d'un halo de gaz et de poussière. Il y a des milliards d'années, notre propre système solaire était également entouré d'un disque similaire de gaz et de poussière qui a finalement été balayé par les jeunes planètes lors de leur formation.
Ce processus est toujours en cours autour du PDS 70 - et c'est ce que l'instrument de spectrographe 3D MUSE du très grand télescope de l'observatoire européen austral a contribué à capturer. Deux planètes, PDS 70b et PDS 70c, gravitent autour de l’étoile, aspirant de la matière et créant un espace dans le disque d’accrétion d’une largeur comprise entre 1, 9 et 3, 8 milliards de kilomètres. Le PDS 70b a été découvert en 2018 en orbite autour du bord du gouffre, à environ 2 milliards de kilomètres de son étoile hôte ou à la distance d'Uranus au soleil. Il est estimé à 4 à 17 fois la taille de Jupiter. Le PDS 70c a été découvert plus récemment en orbite à environ 3, 3 milliards de kilomètres du PDS 70, soit à peu près l’orbite de Neptune. On pense être environ 10 fois la taille de Jupiter.
Image de PDS 70b et PDS 70c (ESO et S. Haffert (Observatoire de Leiden)) "Il s'agit de la première détection sans ambiguïté d'un système à deux planètes creusant un espace disque", déclare le co-auteur Julien Girard de l'Institut des sciences du télescope spatial à Baltimore, dans le Maryland, dans un communiqué de presse.
La technique qui a découvert le monde des bébés minuscules n'a pas été conçue pour rechercher des planètes. Au lieu de cela, le mode d’observation a été calibré pour rechercher l’hydrogène gazeux. Pour ce faire, le très grand télescope a recherché la lumière émise par l'hydrogène, signe de disques de débris et de nuages de gaz.
«Ce nouveau mode d'observation a été développé pour étudier les galaxies et les amas d'étoiles à une résolution spatiale plus élevée. Mais ce nouveau mode convient également à l’imagerie exoplanète », explique l’auteur principal Sebastiaan Haffert de Leiden Observatory.
Girard dit que cette découverte pourrait changer la façon dont les astronomes interprètent ce qu'ils voient. D'autres télescopes pourraient également détecter régulièrement ce type de lacunes dans les disques d'accrétion sans y voir de planètes. «La question ouverte a été: y a-t-il des planètes là-bas? Dans ce cas, la réponse est oui », déclare Girard.
Mais déterminer si toutes ces lacunes autour des autres étoiles sont formées par des planètes prendra beaucoup plus d'observations. Heureusement, la science est sur le point de disposer des outils nécessaires à cette fin.
Lorsque le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu au début de 2021 après de nombreux retards, commence à scruter le ciel, il devrait être en mesure d'imager directement des exoplanètes à l'aide d'un instrument appelé coronographe. D'autres télescopes de nouvelle génération proposés ou en construction, notamment le télescope Giant Magellan, le télescope de trente mètres et le télescope européen extrêmement grand, nous permettront également de voir un peu plus clairement les milliers d'exoplanètes de notre galaxie dans un proche avenir.
