Exoplanète : première mesure de la densité d’une très jeune planète avec SPIRou

Elle n’a pas plus de 22 millions d’années, soit à peine quelques mois si l’on ramène la durée de vie d'une étoile à celle d'un être humain. L’étoile AU Microscopii (AU Mic) est donc très jeune, tout comme le système planétaire qui l’entoure, où réside la planète géante gazeuse nommée AU Mic b.

Cette exoplanète avait d’abord été détectée par la sonde TESS de la Nasa, et le spectropolarimètre SPIRou vient de révéler sa masse et sa densité. Elles sont très proches de celles de Neptune qui est son ainée de plus de 4 milliards d’années. Mais AU Mic b orbite 450 fois plus près de son étoile que Neptune ne le fait autour du Soleil. Son atmosphère atteint 300°C et on la classe donc dans la famille des « Neptune chauds ».

Son étoile, très active en raison de son jeune âge, génère d’intenses champs magnétiques qui rendent l’analyse du signal d’AU Mic b très complexe. Ce sont les capacités de SPIRou associées aux travaux pilotés par les scientifiques de l’Irap et de l’Ipag qui ont finalement permis de déterminer sa masse, et donc sa densité, malgré le « vacarme » engendré par l’activité d’AU Mic.

C’est la première fois que les astronomes ont accès à la fois la masse, grâce à SPIRou, et au rayon, grâce à TESS, d'une exoplanète de moins de 200 millions années.  C’est également la première exoplanète dont la masse est mesurée par SPIRou, instrument de nouvelle génération conçu et construit sous la direction des équipes françaises et récemment installé au Télescope Canada-France-Hawaii (TCFH).

Dans trois autres articles1 publiés récemment, les équipes de recherche associées à SPIRou ont également confirmé les performances inégalées dont ce nouvel instrument est capable, et étudié une autre caractéristique d’AU Mic b : l'inclinaison de son orbite. Celle-ci s’est révélée être bien alignée sur le plan équatorial de son étoile hôte, ce qui laisse penser que sa formation n’a pas été perturbée par d’autres objets massifs, comme l'a mis en évidence l’étude menée par l'Institut d'astrophysique de Paris (CNRS/Sorbonne Université).

Tous ces résultats apportent de nouvelles informations qui aideront à préciser les modèles de formation et de migration des planètes.

Pour en savoir plus (en anglais) :

• https://www.cfht.hawaii.edu/en/news/AUMicb/
• http://spirou.irap.omp.eu/News-Discoveries/News/2021-February-SPIRou-stares-at-a-young-rebel-the-AU-Mic-planetary-system

• 1https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038695 ; https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038108 ; https://doi.org/10.1093/mnras/staa2569