Exoplanètes : le système beta Pictoris se dévoile

Depuis août 2019, nous connaissions son existence, la période de son orbite, et même sa masse, mais elle échappait encore à notre regard. La présence de β Pictoris c avait été trahie après plus de 10 ans d’observations de son étoile éponyme grâce à une méthode indirecte appelée vitesses radiales : les petits déplacements de l’étoile montrent en effet qu’une planète géante pesant l’équivalent de neuf Jupiter se trouve très proche d’elle, à seulement 2,7 unités astronomiques1 . Tellement proche qu’il n’avait pas encore été possible de l’observer directement, les télescopes classiques étant incapables de la distinguer du rayonnement de son étoile.

Mais en s’appuyant sur l’interféromètre GRAVITY, dont la précision est 100 fois supérieure à celle des télescopes classiques, l’équipe de recherche internationale2 a pu capter pour la première fois la lumière émise par β Pictoris c. Cette prouesse n’aurait pu être possible sans les calculs très précis de la position de l’exoplanète autour de son étoile. En effet, GRAVITY est très sensible, mais son champ de vue est lui très réduit. Il était donc nécessaire que l’estimation de la position de β Pictoris c soit précise pour pouvoir braquer les télescopes au bon endroit.

C’est la première fois qu’une observation directe d’exoplanète repose sur les données apportées par la méthode des vitesses radiales.

Les scientifiques ont donc pu combiner les informations offertes par ces deux techniques : l'une donne la masse et l'autre la luminosité. Ces données sont d'un intérêt primordial car la relation exacte entre masse et luminosité des planètes est liée aux mécanismes de leur formation. Ainsi, l‘équipe de recherche a pu confirmer que la jeune planète β Pictoris c se refroidit et expulse encore une partie de l’énergie thermique accumulée lors de sa formation.

Ces observations obtenues sur une jeune planète permettront de mieux comprendre comment se forment les planètes géantes. Les scientifiques espèrent par ailleurs pouvoir répondre à une nouvelle question soulevée par leur étude : pourquoi β Pictoris c est-elle 6 fois moins lumineuse que sa planète sœur β Pictoris b, alors que leurs masses sont très proches ?

• 11. Une unité astronomique équivaut à la distance Terre-Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres. Alors que sa grande sœur beta Pictoris b est vue évoluant à la même distance que Saturne autour du Soleil, beta Pictoris c évolue sur une orbite équivalente à celle de la ceinture d'astéroïdes dans le système solaire, entre Mars et Jupiter.
• 2En France, ont participé à ces travaux des chercheurs et chercheuses du Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Observatoire de Paris - PSL/CNRS/Sorbonne Université/Université de Paris), de l’Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Grenoble Alpes), du Laboratoire d'astrophysique de Marseille (CNRS/CNES/Aix-Marseille Université), du Centre de recherche astrophysique de Lyon (CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1), du laboratoire Galaxies, étoiles, physique, instrumentation (Observatoire de Paris - PSL/CNRS), de l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (Observatoire de Paris - PSL/CNRS/Sorbonne Université/Université de Lille) et du Laboratoire franco-chilien d'astronomie (CNRS/Universidad de Concepcion/Pontificia universidad catolica de Chile/ Universidad de Chile).