SPECTRE D UNE EXOPLANETE

Le premier spectre d’une exoplanète obtenu de manière directe grâce au VLT
13 janvier 2010

En étudiant un système planétaire triple qui ressemble à une version agrandie de la famille de planètes de notre propre Soleil, des astronomes ont été capables d’obtenir le premier spectre de manière directe – « l’empreinte digitale chimique » [1] – d’une planète en orbite autour d’une étoile lointaine [2], apportant ainsi de nouvelles informations sur la formation et la composition de cette planète. Ce résultat constitue une étape clé dans la recherche de la vie ailleurs dans l’Univers.

« Le spectre d’une planète est comme une empreinte digitale. Il fournit des informations essentielles sur les éléments chimiques de l’atmosphère d’une planète, » déclare Markus Janson, premier auteur de l’article présentant ces nouveaux résultats. « Avec cette information, nous pouvons mieux comprendre comment une planète s’est formée et, dans le futur, nous devrions pouvoir trouver des signes révélateurs de la présence de vie. »

Cette équipe de chercheurs a obtenu le spectre d’une planète géante en orbite autour de la très jeune et lumineuse étoile HR 8799. Le système se trouve à environ 130 années-lumière de la Terre. Cette étoile a une masse égale à 1,5 masse solaire et héberge un système planétaire qui ressemble à un modèle agrandi de notre propre système solaire. Trois compagnons planétaires géants, de masses comprises entre 7 et 10 fois la masse de Jupiter, ont été détectés en 2008 par une autre équipe de chercheurs. La distance qui sépare ces planètes de leur étoile est comprise entre 20 et 70 fois la distance Terre–Soleil et le système présente également deux ceintures de petits objets, similaires à la ceinture d’astéroïdes et à la ceinture de Kuiper de notre système solaire.

« Parmi les trois planètes, notre cible était celle du milieu, qui est environ dix fois plus massive que Jupiter et a une température d’environ 800 degrés Celsius, » déclare Carolina Bergfors, une des membres de l’équipe. « Après plus de cinq heures de temps de pause, nous avons été capables de dégager le spectre de l’étoile de la lumière bien plus brillante de son étoile. »

C’est la première fois que le spectre d’une exoplanète en orbite autour d’une étoile normale, pratiquement semblable au Soleil, a été obtenu de manière directe. Précédemment, les seuls spectres obtenus ont nécessité de pointer un télescope spatial sur une exoplanète en train de passer directement derrière son étoile hôte – une « éclipse exoplanétaire » - et alors le spectre pouvait être extrait en comparant la lumière de l’étoile avant et après. Toutefois, cette méthode ne peut être utilisée que si l’orientation de l’orbite de l’exoplanète est parfaitement droite, ce qui n’est vrai que pour une petite fraction de tous les systèmes exoplanétaires. Le nouveau spectre a, pour sa part,  été obtenu depuis le sol, en utilisant le VLT – le très grand télescope - de l’ESO avec des observations directes qui ne dépendent pas de l’orientation de l’orbite.

Etant donné que l’étoile hôte est plusieurs milliers de fois plus brillante que la planète, l’obtention de ce spectre est vraiment remarquable.  « C’est comme essayer de voir de quoi est faite une bougie en l’observant à deux kilomètres de distance alors qu’elle se trouve à côté d’une lampe éblouissante de 300 watts » précise Markus Janson.

Cette découverte a été possible grâce à l’instrument infrarouge NACO, installé sur le VLT et dépend pour beaucoup de l’extraordinaire capacité du système d’optique adaptative [3] de cet instrument. Des images et des spectres encore plus précis d’exoplanètes géantes sont attendus avec l’instrument de prochaine génération SPHERE, qui sera installé au VLT en 2011, ainsi qu’avec le télescope géant européen.

Les toutes nouvelles données recueillies montrent que l’atmosphère entourant la planète est encore peu comprise. « les caractéristiques observées dans le spectre ne sont pas compatibles avec les modèles  théoriques en vigueur, » explique Wolfgang Brandner, un des co-auteur de l’article. « Nous avons besoin de prendre en compte une description plus détaillée des nuages de poussière atmosphérique ou accepter que l’atmosphère a une composition chimique différente de ce qui était précédemment supposé. »

Les astronomes espèrent pouvoir disposer rapidement des « empreintes digitales » des deux autres planètes géantes, ils pourront ainsi comparer, pour la première fois, les spectres de trois planètes appartenant au même système. « Cela nous apportera sans aucun doute de précieuses informations sur les processus qui conduisent à la formation de systèmes planétaires tel que le nôtre » conclu Markus Janson.