beta pictoris

Images synthétiques de beta Pictoris. À gauche et au centre, vue du système planétaire avec l’étoile et son disque de poussières. Les orbites des deux planètes sont vues du dessus dans l’image de droite © Max Planck Institut für Astronomie

Âgée d’une vingtaine de millions d’années seulement, Beta Pictoris, étoile située à 63,4 années-lumière de la Terre, est sous l’œil des astrophysiciens depuis près de 20 ans. Entourée d’un large disque composé de poussière, de débris rocheux et de gaz, où se forment les planètes, elle est un véritable modèle pour les astrophysiciens qui étudient les systèmes stellaires en formation.

Assez proche de la Terre et particulièrement brillant, ce système facile à observer a révélé dès 2009 l’existence de Beta Pictoris b, la première exoplanète observée en direct grâce à l’optique adaptative. Dix ans plus tard, c’est au tour de Beta Pictoris c d’être repérée, mais de façon indirecte grâce à la méthode dite des vitesses radiales. Celle-ci consiste à étudier le spectre lumineux de l’étoile. Si autour de l’étoile orbite une planète, il est possible d’observer de minuscule perturbations de son spectre : l’étoile se rapproche et s’éloigne de la Terre périodiquement.

Une équipe internationale – dont les membres de plusieurs laboratoires français –, vient de capter pour la première fois la lumière émise par l’exoplanète β Pictoris c en braquant dessus l’interféromètre Gravity installé sur leVery large Telescopede l’Observatoire européen austral (Eso), pour l’observer cette fois-ci directement. Ces résultats sont publiés dans deux articles de la revue Astronomy & Astrophysics du 2 octobre 2020.

Cette prouesse a été rendue possible grâce à la combinaison de calculs très précis, qui ont permis de déterminer la position exacte de l’exoplanète autour de son étoile (méthode des vitesses radiales), et de la puissance de Gravity, capable de combiner les images de plusieurs télescopes pour obtenir une résolution jusqu’à 100 fois supérieure à celle des télescopes classiques. À l’origine, celui-ci avait été conçu pour observer le trou noir central de la voie Lactée et d’autres galaxies.

C’est la première fois que l’observation directe d’une exoplanète repose sur les données apportées par la méthode des vitesses radiales. Or, les deux techniques combinées ont apporté aux scientifiques des informations l’une sur la masse, l’autre sur la luminosité. Des données 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 Beta 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 six fois moins lumineuse que sa planète sœur β Pictoris b, alors que leurs masses sont très proches ?