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Première image d’un compagnon planétaire très massif autour d’une étoile double

Une équipe de chercheurs franco-québecoise, dont des chercheurs de l’IPAG, a réalisé la première image d’une probable exoplanète située autour d’une étoile double à une distance compatible avec une formation de type planétaire. La découverte de ce compagnon de 12 à 14 fois la masse de Jupiter et dont le couple d’étoiles-hôtes est faiblement massif, est peu compatible avec les modèles traditionnels de formation stellaire et planétaire et vient donc soutenir la théorie alternative de formation planétaire par instabilité dans le disque [1]. Ces résultats sont publiés ce jour en couverture de la revue Astronomy & Astrophysics.

2MASS0103AB(b) a été détecté dans l’infrarouge à l’aide de l’instrument NACO installé sur le Very Large Telescope au Chili. Les mesures de spectrométrie et d’astrométrie révèlent un système binaire âgé de 30 millions d’années, dont le compagnon a une masse entre 12 et 14 fois celle de Jupiter et orbite à 84 UA (environ 12,5 milliards de kilomètres), et dont les étoiles hôtes sont faiblement massives (respectivement 0,19 et 0,17 fois la masse du Soleil) soit à elles deux un tiers de la masse solaire. Le compagnon a une masse qui équivaut à 3.6 % de la masse de ses étoiles-hôtes, ce qui est important pour une exoplanète (Jupiter fait 0.1 % de la masse du Soleil), mais qui est bien moindre de ce qu’on attendrait si ce compagnon s’était formé comme la troisième composante d’un système stellaire triple. Par ces caractéristiques (couleurs, séparation projetée inférieure à 100UA, rapport de masse), on ne connaît pas d’analogue à 2M0103AB(b).

La masse estimée de l’objet, entre 12 et 14 fois celle de Jupiter, se situe dans la fourchette à la frontière entre la définition d’une planète (en dessous de 13 masse de Jupiter) et celle d’une naine brune (au dessus). Indépendamment de sa masse exacte, il est toutefois plus probable que l’objet se soit formé comme une planète, dans un disque autour de ses étoiles-hôtes, que comme une naine brune selon un processus de formation stellaire.

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Le mouvement orbital de 2MASS0103(AB)b en 10 ans. La flèche verte indique la position du compagnon. A gauche en octobre 2002 (en bande H) ; à droite en novembre 2012 (en bande L0). © P. Delorme et al.

En effet, ces caractéristiques physiques atypiques soulèvent la question du scénario de formation d’un tel système. Pour les auteurs, un scénario de formation planétaire par accrétion autour d’un noyau solide, modèle majoritairement convoqué pour expliquer la formation des planètes du Système Solaire, est très probablement exclu dans ce cas. En effet, la séparation est trop grande pour une formation in situ et le rapport de masse frôle le maximum d’un disque protoplanétaire. A l’opposé, ce compagnon est trop peu massif pour être compatible avec les modèles de formation stellaire, qui ont nature à former des objets massifs comme le Soleil, mais peinent à former des objets d’une dizaine de fois la masse de Jupiter, et a fortiori de tels membres de systèmes multiples si rapprochés. Quelques objets de masse planétaire en orbite autour d’étoiles binaires sont connus, mais leur séparation bien supérieure à 100 UA autorise l’hypothèse d’une formation stellaire, notamment par capture. Une théorie de formation planétaire relativement récente, et encore controversée, celle de la formation par instabilité gravitationnelle dans un disque circumstellaire, expliquerait toutefois plus naturellement les propriétés de 2MASS0103AB(b) et de ses étoiles-hôtes. Cette découverte fournit l’un des plus forts indices observationnels pour soutenir cette théorie alternative de formation de planètes géantes, ouvrant de nouvelles perspectives sur notre compréhension des mécanismes de la formation planétaire.

Contact scientifique local :
Philippe Delorme, IPAG : philippe.delorme (at) univ-grenoble-alpes.fr, 04 76 51 49 42.

Cette actualité est également relayée par
- l’Institut National des Sciences de l’Univers du CNRS - INSU

Source :
Direct imaging discovery of 12-14 Jupiter mass object orbiting a young binary system of very low-mass stars, P. Delorme et al., Astronomy&Astrophysics Letters, 03/2013.
Lire l’article.


[1] Pour en savoir plus sur ce modèle de formation planétaire par instabilité gravitationnelle dans le disque : http://www.docstoc.com/docs/1012642... & http://www.psc.edu/science/quinn.html


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