Prise de la première image d'une exoplanète

[faupatronim]

Astronomie
Le Very Large Telescope du Chili a pris la première image d'une exoplanète




130 compagnons" d'étoiles ont été découverts mais jamais encore photographiés.

Le télescope Yepun, l'un des quatre télescopes géants de l'ESO (European Southern Observatory) installés dans le nord du Chili au sommet du Cerro Paranal (2 635 m), vient d'obtenir la première image d'une planète située hors du système solaire. 

Alors qu'il y a quelques semaines plusieurs équipes annonçaient la découverte de petites exoplanètes légères (Le Monde du 3 septembre), c'est une exoplanète géante - environ cinq fois la masse de Jupiter, la plus grosse planète du système solaire - qui vient d'être révélée par cette image produite grâce à un système d'optique adaptative. L'article relatant cette découverte vient d'être accepté pour publication dans la revue européenne Astronomy & Astrophysics.

Toutes ces planètes (cent trente à ce jour) découvertes hors du système solaire depuis dix ans l'ont été par des méthodes indirectes. Les astronomes déduisent en effet leur existence en mesurant les effets que ces compagnons discrets induisent sur la lumière de l'étoile autour de laquelle ils tournent. Photographier de telles exoplanètes n'est pas tâche facile. D'abord parce qu'une étoile, du fait de sa forte luminosité, masque la planète qui l'accompagne aux yeux des plus puissants instruments. Ensuite, parce que les télescopes actuels ne peuvent distinguer une planète que si celle-ci n'est pas trop proche de son soleil.

Pour contourner ce problème du masquage de la planète par son étoile, les astronomes s'intéressent aux associations stellaires jeunes. Ainsi, la luminosité de l'étoile n'est pas trop élevée et le contraste entre l'étoile et son compagnon est minimisé, surtout lorsqu'on observe dans l'infrarouge, ce qui augmente les chances de détection d'un compagnon.

De plus, tous les grands télescopes terrestres au sol sont équipés de systèmes - des optiques adaptatives - qui, en modifiant en temps réel la forme du miroir de l'instrument, corrigent les altérations de l'image dues à la turbulence atmosphérique et leur donnent une capacité de résolution inégalée. C'est sur l'un de ces instruments, NACO, installé en 2002 au foyer de l'un des télescopes du VLT, qu'un programme d'étude systématique des associations stellaires jeunes a démarré. Cette étude a produit quantité de candidats planètes dont la plupart se sont révélées être en fait des étoiles situées en arrière-plan, bien loin du soleil visé.

UN SIGNAL SI FAIBLE

Mais, le 27 avril, l'image d'une étoile de faible masse a été obtenue sur le télescope. Dénommé 2M1207, cet astre est une naine brune d'environ 25 fois la masse de Jupiter, une étoile avortée dont la masse n'est pas suffisante pour démarrer les réactions de fusion thermonucléaire. Après traitement des données, un faible objet rouge est apparu sur le cliché, à moins d'une seconde d'angle de la naine brune. Aussitôt, des tentatives de caractérisation de l'objet ont démarré et des spectres de sa lumière ont été obtenus. L'un des plus intéressants est une raie qui indique la présence d'eau sur l'objet. Mais le signal est si faible qu'il faudra vérifier qu'il ne s'agit pas d'une contamination par de l'eau présente dans notre atmosphère.

S'agit-il bien d'une planète ? "La probabilité pour qu'il s'agisse non pas d'une planète mais d'une étoile située en arrière-plan est faible, mais elle n'est pas nulle", reconnaît Jean-Luc Beuzit, de l'Observatoire de Grenoble, cosignataire de l'article à paraître dans Astronomy & Astrophysics. Le test ultime consistera à vérifier, au cours des mois à venir, que le petit objet se déplace bien de conserve avec la naine brune dans le grand manège qui fait tourner les étoiles de la galaxie.

Philippe Pajot

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Une photo tirée de Libération :

Astronomie. Saisie par un télescope, l'image fait le tour du monde des labos d'astrophysique.

Exoplanète: portrait premier

Par Sylvestre HUET




Première image d'outre-monde. Une exoplanète, tournant autour d'une étoile située à 230 années-lumière, fixée sur l'image d'un télescope, sous la forme d'un point lumineux rougeâtre aux contours flous. L'image a déjà fait le tour du monde des labos d'astrophysique. Enfin ! Avec cet exploit technique du VLT ­ le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral installé au mont Paranal (Chili) ­ et d'une équipe européo-américaine, les planètes situées hors du système solaire quittent le domaine de l'évanescence, de la détection indirecte. Un statut qu'elles partageaient avec les trous noirs, invisibles et dont l'existence, outre la théorie, se déduit toujours de l'intense effet lumineux que leur féroce gravitation impose à la matière environnante.

Tache rouge. «Jusqu'à présent, explique Anne-Marie Lagrange (observatoire de Grenoble et coauteure de l'article à paraître dans Astronomy and Astrophysics), nous détections les exoplanètes en mesurant de minuscules modifications sur la lumière de leur étoile. Soit lors d'un transit ­ un passage entre le télescope et l'étoile ­, soit par un petit effet Doppler en raison des attractions gravitationnelles entre les deux astres.» La détection se traduisait donc par d'abstraites courbes de lumière, selon le temps. Là, les astrophysiciens peuvent montrer au grand public une «vraie» image, où la grosse tache blanche de l'étoile s'accompagne d'une petite tache rouge, celle de la planète.

Obtenir l'image d'une exoplanète ne permet pas seulement de garnir l'atlas du bestiaire cosmique. Elle fournit des informations beaucoup plus précises que celles des détections indirectes. «La masse de l'exoplanète se déduit de sa luminosité. Le spectre de sa lumière nous informe de sa composition chimique, nous savons déjà que cette exoplanète contient de la vapeur d'eau», précise Anne-Marie Lagrange. Mais une méthode ne chassera pas l'autre. L'imagerie montre toute son efficacité pour les exoplanètes plutôt éloignées de leur étoile et n'est pas elle affectée par la géométrie du système, le plan orbital de la planète peut se situer n'importe où. A l'inverse, les détections indirectes sont plus performantes lorsque les deux astres sont très proches l'un de l'autre et nécessitent que l'exosystème solaire soit vu «par la tranche», l'exoplanète passant pile entre le télescope et l'étoile.

Il a fallu attendre près de dix ans entre la première détection indirecte et la première image d'une exoplanète. Signe de la difficulté technique à résoudre. Pour tirer le portrait d'une exoplanète, il faut séparer les lumières des deux astres, puis parvenir à détecter la faible luminosité de la planète sans être ébloui par celle de l'étoile, beaucoup plus intense. Il faut donc se limiter à notre petit coin de galaxie et disposer soit d'un télescope spatial, soit d'un dispositif d'optique adaptative corrigeant le «bougé» que les turbulences atmosphériques imposent à toute lumière venue de l'espace, d'où provient le scintillement des étoiles. Depuis l'installation du dispositif d'optique adaptative Naos, en novembre 2001, sur l'un des quatre télescopes de huit mètres du VLT, les Européens mènent la course pour cette technologie délicate. Elle consiste à modifier la surface d'un miroir secondaire selon une mesure en temps réel de la turbulence atmosphérique, afin de corriger son effet qui «élargit» l'image d'un astre.

Naine brune. L'étoile elle-même «n'a pas été visée au hasard», explique Anne-Marie Lagrange. Située à 230 années-lumière dans l'association stellaire de l'Hydre, elle est jeune ­ quelques millions d'années seulement ­ et petite. Le cas idéal. Ne pesant qu'environ 25 fois la masse de Jupiter, c'est une naine brune, les stars les plus petites et les moins lumineuses du ciel. Tandis que sa planète, environ 5 fois la masse de Jupiter, encore toute chaude de sa formation avec un millier de degrés, brille à son maximum. En outre, elle est plutôt loin de son étoile, 55 fois la distance Terre-Soleil, ce qui facilite la séparation des deux sources lumineuse. Les astrophysiciens ont mis un léger point d'interrogation à leur découverte, il subsiste en effet un risque ­ «0,1 % selon les statistiques stellaires de cette région», explique Anne-Marie Lagrange ­ que l'exoplanète ne soit pas liée à 2M1207. D'où la prudence du communiqué officiel de l'Observatoire européen austral, alors que l'on imagine les roulements de tambour de la Nasa si le Hubble Space Telescope avait réussi cette première.