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21 juin 2018 |
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L'observation
directe des planètes extrasolaires désormais possible |
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Visualiser, depuis Marseille, une luciole
batifolant à un mètre du projecteur d'un phare breton dirigé vers
vous, soit à un millier de kilomètres, tel est le défi de
l'observation directe d'une planète tournant autour d'une autre
étoile. Un exploit rendu désormais possible grâce à un nouveau
procédé mis au point par une équipe d'astronomes de l'Université de
Genève.
A l'instar de la Terre tournant autour du Soleil, chaque exoplanète
- 3796 connues au moment de la rédaction de ces lignes - tourne
autour d'une étoile. C'est pourquoi il est généralement impossible
d'en obtenir une image directe, à de très rares exceptions près,
tant la lumière émise par l'astre central est éblouissante. A ce
jour, seules quelques planètes géantes, très éloignées de leur
étoile, ont pu être distinguées sur une photographie, notamment
grâce à l'instrument SPHERE installé sur le Very Large Telescope
(VLT) au Chili.
Mais cela vient de changer, grâce à une équipe internationale
d'astronomes dirigée par Jens Hoeijmakers, chercheur au Département
d’astronomie de l’Observatoire de la Faculté des sciences de l'UNIGE
(Université de Genève) et membre du
NCCR PlanetS, qui a eu l'idée de
se baser, non plus sur l'ensemble du spectre visible, mais sur la
signature moléculaire de certains éléments bien précis pour leur
observation. En effet, il est tout à fait possible de déterminer un
groupe de molécules qui seraient à la fois présentes à la surface
d'une planète, et absentes d'une étoile. |
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Jens Hoeijmakers |
Grâce à une nouvelle technique révolutionnaire, les appareils ne
détectent plus ainsi que les molécules choisies, rendant l'étoile
invisible en permettant aux astronomes d'observer directement la
planète. "En se focalisant sur des molécules présentes uniquement
sur l’exoplanète étudiée et absentes de son étoile de référence, nos
appareils parviendraient à 'effacer' l’étoile pour ne révéler que
l’exoplanète", annonce Jens Hoeijmakers.
Effacer l’étoile grâce aux spectres moléculaires
Pour tester cette nouvelle technique, Jens Hoeijmakers et son équipe
ont utilisé des images d’archives prises par l’instrument
SINFONI
autour de l’étoile beta pictoris, connue pour sa planète géante,
beta pictoris b. Chaque pixel de ces images contient le spectre de
la lumière reçue par ce pixel. Les astronomes combinent ensuite le
spectre contenu dans le pixel avec un spectre correspondant à une
molécule donnée, de la vapeur d’eau par exemple, pour voir s’il y a
corrélation. S’il y a effectivement corrélation, cela signifie que
la molécule est présente à la surface de la planète.
En appliquant cette technique à beta pictoris b, Jens Hoeijmakers
constate que la planète devient parfaitement visible lorsqu’il
cherche de l’eau (H2O) ou du monoxyde de carbone (CO). En revanche,
lorsqu’il applique sa technique aux molécules de méthane (CH4) et
d’ammoniac (NH3), la planète demeure invisible, suggérant l’absence
de ces molécules à la surface de beta pictoris b.
Les molécules, nouveau thermomètre de planètes
L’étoile beta pictoris, quant à elle, reste invisible dans les
quatre situations. En effet, cette étoile est extrêmement chaude et
cette température élevée détruit directement les quatre molécules
étudiées. "C’est pourquoi cette technique nous permet non seulement
de détecter des éléments à la surface de la planète, mais également
de fixer les limites supérieures et inférieures de la température
qui y règne" explique l’astronome de l’UNIGE. Le fait que les
astronomes n’arrivent pas à rendre visible beta pictoris b à l’aide
des spectres de méthane et d’ammoniac est dès lors cohérent avec la
température estimée à 1700°C pour cette planète, une température
trop élevée pour que ces molécules existent.
"Cette technique en est seulement à ses débuts, s’enthousiasme Jens
Hoeijmakers. Elle devrait révolutionner la manière de caractériser
les planètes et leurs atmosphères. Nous sommes très impatients de
voir ce qu’elle donnera sur les futurs spectrographes comme
ERIS sur
le Very Large Telescope au Chili ou
HARMONI sur l’Extremely Large
Telescope qui sera inauguré en 2025, également au Chili",
conclut-il.
Jean Etienne
Source principale :
Medium-resolution integral-field spectroscopy for high-contrast
exoplanet imaging: Molecule maps of the beta Pictoris system with
SINFONI (Astronomy & Astrophysics, 11 juin 2018. (A
paraître).
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En haut, la
planète devient visible lorsqu’on cherche de l’eau (H2O) ou du CO.
En revanche, comme elle ne possède ni CH4 ni NH3, elle reste
invisible, tout comme l’étoile qui ne possède aucun des quatre
éléments mentionnés (En bas). Crédit : UNIGE. |
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