Découverte de la première exoplanète similaire à Jupiter
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Pour la première fois, les astronomes ont pris des images d’une jeune exoplanète qui ressemble à la planète Jupiter de notre système solaire. Cette planète est similaire dans son orbite et sa taille à Jupiter et elle a été baptisée 51 Eridani b. Cette découverte exceptionnelle a été possible grâce à de nouveaux outils de chasse aux planètes et elle permettra aux scientifiques d’élucider la formation des planètes comme Jupiter et des autres géantes gazeuses.
Découverte en décembre 2014 en utilisant le nouveau GPI (Gemini Planet Imager) qui a été installé sur le télescope Gemini South au Chili, 51 Eridani b pourrait être la plus petite des exoplanètes. La découverte a été annoncée pendant la conférence In the Spirit of Lyot qui s’est tenu à Montréal au Canada. Le principal responsable du GPI, Bruce Macintosh, de l’université de Stanford et ses collègues n’ont pas encore fait de commentaires publics sur cette découverte, car leurs travaux sont prévus pour être publiés dans la revue Science qui impose des règles strictes aux auteurs avant la publication de leur article. Cette nouvelle exoplanète se trouve dans la constellation d’Éridan qui est située à 96 années-lumières de la Terre. Macintosh et son équipe estiment que 51 Eridani b est 2 fois plus massive que Jupiter et elle est 2,5 fois plus éloignée de son étoile. Mais contrairement à notre Jupiter qui date de 4,5 milliards d’années et qui possède une température de -145 degrés Celcius sur sa stratosphère, 51 Eridani b est beaucoup plus jeune et plus chaude. Elle date seulement de 25 millions d’années et la température de ses nuages de méthane dépasse les 400 degrés Celcius. À mesure qu’elle refroidit depuis sa récente formation, 51 Eridani b s’illumine comme une ampoule dans les infrarouges. Et c’est de cette manière que l’équipe du GPI a pu la détecter à plus de 100 années-lumière de distance. Et leur image de la planète est encore celle d’une planète naissante. Mais en dépit de son jeune âge et de sa distance, cette exoplanète géante est une cousine éloignée de notre Jupiter.
Les exo-jupiters sont insaisissables
Pendant les 2 dernières décennies, les astronomes ont découvert des milliers d’exoplanètes avec des techniques indirectes. Ces techniques incluent notamment la découverte de légers changements dans l’orbite de l’étoile qui est proche des exoplanètes. Et ces détections, malgré le fait qu’elles soient totalement indirectes, permettent de trouver des exoplanètes qui sont proches de leur étoile. L’une des raisons est que leur orbite est plus rapide puisqu’il se situe en jours, en mois ou une année au maximum. Mais les exo-jupiters sont beaucoup plus insaisissables puisque notre Jupiter possède une orbite de 12 années et il faut plusieurs années d’observation pour les découvrir. Les chasseurs de planète n’ont pu apercevoir que quelques exoplanètes de manière directe. Et la principale difficulté réside dans l’observation depuis la Terre. Avant 51 Eridani b, toutes les images directes concernaient des géantes gazeuses qui étaient des dizaines de fois plus grandes que notre Jupiter. Et certaines étaient tellement gigantesques qu’on avait dû mal à les classer comme des planètes. Certaines étaient juste des étoiles qui n’avaient pas pu se former et la plupart se trouvaient à la limite de leur système solaire ce qui les rendait quasi invisibles.
En comparaison de ces super géantes, des planètes comme Jupiter sont situées dans ce qu’on pourrait appeler une Dead Zone. Elles sont trop éloignées de leurs étoiles pour être détectées de manière indirecte et trop proche pour une imagerie directe qui serait facile. C’est pourquoi après 2 décennies de découverte d’exoplanètes, les astronomes ont encore une idée très vague de la fréquence de ces Jupiters aliens. Et la présence de ce type d’exo-jupiter est importante puisqu’elle montre l’existence d’un système solaire similaire au nôtre. Notre Jupiter est une planète importante puisqu’elle a sculpté l’enfance de notre système solaire et elle a aussi influencé l’évolution des autres mondes. Des théories supposent même que Jupiter a joué un rôle capital sur la présence d’eau et des éléments qui ont permis l’apparition de la vie sur Terre. Sans Jupiter, il n’y aurait pas eu sans doute de planète terre.
Une formation sur la partie supérieure ou inférieure ?
Actuellement, les astronomes veulent apprendre la fréquence de ces Jupiters aliens, mais également comment elles se forment. Le GPI et d’autres instruments tels que SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) de l’Observatoire européen austral sont conçus pour répondre à ces questions. Toutes les planètes se forment dans des disques tourbillonnants de gaz et de poussière qui entourent une étoile. Mais cet environnement propose 2 types de trajectoires dans la formation. Soit, les planètes se forment depuis le bas via une accumulation progressive de matières ou par la partie supérieure lorsqu’une masse énorme de gaz s’effondre sous l’effet rapide de la gravitation. L’effondrement rapide sous l’effet gravitationnel est la meilleure piste pour une planète géante, car sa masse serait plus chaude et plus lumineuse dans les premières années de sa formation. Par la suite, ces géantes se refroidissent et on n’a plus la trace de cette naissance explosive. Le GPI, SPHERE et d’autres instruments de dernières générations surveillent désormais les jeunes étoiles pour découvrir des planètes comme Jupiter dans les rayonnements infrarouges. L’objectif est de les détecter avant qu’elles commencent à refroidir.
Pour le moment, les secrets de ces planètes géantes restent encore un mystère. En effet, l’équipe du GPI utilise principalement la luminosité de la planète dans l’infrarouge pour déterminer sa taille et cela peut provoquer des erreurs dans les calculs. Et une petite différence est suffisante pour déterminer si 51 Eridani b s’est formé par la partie supérieure ou inférieure. Dans le premier cas, ce serait la plus petite des planètes qui se serait formée par la partie supérieure et le second cas nous indiquerait que c’est la première exoplanète qui s’est formée par la partie inférieure. Dans les 2 cas, c’est une étape historique dans l’astronomie puisqu’elle permettra de comprendre les spécificités uniques de notre Jupiter.
Excellent article très bien écrit, merci.