Vue complète en 3D du système binaire étoile-planète


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  • En traçant avec précision une petite oscillation presque imperceptible dans le mouvement d’une étoile proche dans l’espace, les astronomes ont découvert une planète semblable à Jupiter en orbite autour de cette étoile, qui fait partie d’une paire binaire. Leur travail, utilisant le Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation, a produit la toute première détermination de la structure tridimensionnelle complète des orbites d’une paire binaire d’étoiles et d’une planète en orbite autour de l’une d’entre elles. Cette réalisation, ont déclaré les astronomes, peut fournir de nouvelles informations précieuses sur le processus de formation des planètes.

    Bien que plus de 5 000 planètes extrasolaires aient été découvertes jusqu’à présent, seules trois ont été découvertes en utilisant la technique – appelée astrométrie – qui a produit cette découverte. Cependant, l’exploit de déterminer l’architecture 3D d’un système d’étoiles binaires qui comprend une planète « ne peut pas être réalisé avec d’autres méthodes de découverte d’exoplanètes », a déclaré Salvador Curiel, de l’Université nationale autonome du Mexique (UNAM).

    « Étant donné que la plupart des étoiles se trouvent dans des systèmes binaires ou multiples, être capable de comprendre des systèmes tels que celui-ci nous aidera à comprendre la formation des planètes en général », a déclaré Curiel.

    Les deux étoiles, qui ensemble s’appellent GJ 896AB, sont à environ 20 années-lumière de la Terre – des voisins proches selon les normes astronomiques. Ce sont des étoiles naines rouges, le type le plus courant dans notre galaxie de la Voie lactée. La plus grande, autour de laquelle la planète orbite, a environ 44 % de la masse de notre Soleil, tandis que la plus petite a environ 17 % de la masse du Soleil. Ils sont séparés d’environ la distance de Neptune au Soleil et tournent l’un autour de l’autre une fois tous les 229 ans.

    Pour leur étude de GJ 896AB, les astronomes ont combiné des données d’observations optiques du système faites entre 1941 et 2017 avec des données d’observations VLBA entre 2006 et 2011. Ils ont ensuite fait de nouvelles observations VLBA en 2020. La résolution ultra-nette du VLBA à l’échelle du continent — capacité à voir les détails fins – a produit des mesures extrêmement précises des positions des étoiles au fil du temps. Les astronomes ont effectué une analyse approfondie des données qui ont révélé les mouvements orbitaux des étoiles ainsi que leur mouvement commun dans l’espace.

    Le traçage détaillé du mouvement de la plus grande étoile a montré une légère oscillation qui a révélé l’existence de la planète. L’oscillation est causée par l’effet gravitationnel de la planète sur l’étoile. L’étoile et la planète orbitent entre elles autour d’un emplacement qui représente leur centre de masse commun. Lorsque cet emplacement, appelé barycentre, est suffisamment éloigné de l’étoile, le mouvement de l’étoile autour de lui peut être détectable.

    Les astronomes ont calculé que la planète avait environ deux fois la masse de Jupiter et orbite autour de l’étoile tous les 284 jours. Sa distance à l’étoile est légèrement inférieure à la distance de Vénus au Soleil. L’orbite de la planète est inclinée d’environ 148 degrés par rapport aux orbites des deux étoiles.

    « Cela signifie que la planète se déplace autour de l’étoile principale dans la direction opposée à celle de l’étoile secondaire autour de l’étoile principale », a déclaré Gisela Ortiz-León, de l’UNAM et de l’Institut Max Planck de radioastronomie. « C’est la première fois qu’une telle structure dynamique est observée sur une planète associée à un système binaire compact qui s’est vraisemblablement formé dans le même disque protoplanétaire », a-t-elle ajouté.

    « Des études détaillées supplémentaires de ce système et de systèmes similaires peuvent nous aider à obtenir des informations importantes sur la façon dont les planètes se forment dans les systèmes binaires. Il existe d’autres théories pour le mécanisme de formation, et davantage de données peuvent éventuellement indiquer ce qui est le plus probable », a déclaré Joel Sanchez-Bermudez. , de l’UNAM. « En particulier, les modèles actuels indiquent qu’il est très peu probable qu’une si grande planète accompagne une si petite étoile, alors peut-être que ces modèles doivent être ajustés », a-t-il ajouté.

    La technique astrométrique sera un outil précieux pour caractériser davantage de systèmes planétaires, ont déclaré les astronomes. « Nous pouvons faire beaucoup plus de travail comme celui-ci avec le VLA de nouvelle génération (ngVLA) prévu », a déclaré Amy Mioduszewski, de l’Observatoire national de radioastronomie. « Avec lui, nous pourrons peut-être trouver des planètes aussi petites que la Terre. »

    Les astronomes rendent compte de leurs découvertes dans le numéro du 1er septembre du Journal astronomique.

    L’Observatoire national de radioastronomie est une installation de la National Science Foundation, exploitée en vertu d’un accord de coopération par Associated Universities, Inc.

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