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Une étrange planète entourée de trois Soleils

Une équipe d’astronomes a capturé, au moyen de l’instrument SPHERE installé sur le Très Grand Télescope de l’ESO, l’image de la toute première planète décrivant une orbite excentrée à l’intérieur d’un système d’étoiles triple. L’orbite d’une telle planète devrait être instable, au point de rapidement l’éjecter du système. Tel n’est toutefois pas le cas. Cette observation inattendue laisse supposer que l’existence de tels systèmes pourrait être plus fréquente que prévu. Les résultats de cette étude sont parus au sein de l’édition en ligne de la revue Science du 7 juillet 2016.

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Vue d’artiste de la planète au sein du système HD 131399. Crédit : ESO/L. Calçada/M. Kornmesser.

Ce nouveau monde a été découvert par une équipe internationale d’astronomes, composée notamment d’un chercheur du CNRS, pilotée par l’Université d’Arizona, Etats-Unis, au moyen d’une technique d’imagerie directe développée pour le Très Grand Télescope (VLT) de l’ESO au Chili. HD 131399Ab [1], la planète en question, ne ressemble à aucun monde connu. Son orbite autour de la plus brillante des trois étoiles est de loin la plus excentrique observée à ce jour au sein d’un système d’étoiles multiple. De telles orbites sont bien souvent instables parce que soumises à l’attraction gravitationnelle complexe et variable des deux autres étoiles du système. La probabilité de détecter des planètes dotées d’orbites stables semblait donc très mince.

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Les orbites de la planète et des étoiles formant le système HD 131399. Crédit : ESO.

HD 131399Ab [2] se situe à quelque 320 années lumière de la Terre dans la constellation du Centaure. Elle est âgée de 16 millions d’années seulement. Elle est l’une des plus jeunes exoplanètes découvertes à ce jour, et l’une des toutes premières à avoir fait l’objet d’une imagerie directe. Sa température de surface avoisine les 580 degrés Celsius et sa masse est estimée à quatre masses de Jupiter. Elle est l’une des exoplanètes les plus froides et les moins massives détectées au moyen de l’imagerie directe.

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The triple star HD 131399 in the constellation of Centaurus (The Centaur). Seulement en anglais. Crédit : ESO/IAU and Sky & Telescope.

Cette exoplanète est également la toute première découverte au moyen de l’instrument SPHERE installé sur le VLT. SPHERE est sensible aux longueurs d’onde infrarouges, ce qui lui permet de détecter les signatures des jeunes planètes. Il est par ailleurs doté de fonctionnalités avancées corrigeant des perturbations atmosphériques et bloquant l’aveuglante lumière en provenance de leurs étoiles hôtes.

Des observations répétées et de longue durée seront nécessaires pour précisément déterminer la trajectoire qu’emprunte la planète entre ses étoiles hôtes. Les observations et simulations d’ores et déjà réalisées laissent toutefois entrevoir le possible scénario suivant : l’étoile la plus brillante, baptisée HD 131399A, semble être dotée d’une masse 80% supérieure à celle du Soleil. Autour d’elle, à quelque 300 unités astronomiques (ua) de distance (soit trois cents fois la distance Terre-Soleil) gravitent deux étoiles moins massives notées B et C. En outre, B et C sont, à l’image du Soleil et de Saturne, éloignées de 10 unités astronomiques, et virevoltent l’une autour de l’autre, à l’instar d’une haltère en rotation.

Ce scénario stipule que la planète HD 131399Ab gravite autour de l’étoile A et décrit une orbite dont le rayon avoisine les 80 ua – soit le double de la distance de Pluton au Soleil. Cette orbite conduit la planète au tiers de la distance séparant l’étoile A de la paire d’étoiles B/C. Les auteurs de l’étude précisent que plusieurs scénari orbitaux sont envisageables et que la question de la stabilité du système à long terme requiert, pour pouvoir être tranchée, d’effectuer des observations de suivi d’ores et déjà programmées qui permettront de mieux contraindre l’orbite de la planète.

Pour en savoir plus

Lire le communiqué de presse de l’ESO

Consulter la publication scientifique dans Science

S’informer sur SPHERE

Source

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Direct Imaging Discovery of a Jovian Exoplanet Within a Triple Star System”, par K. Wagner et al., à paraître au sein de l’édition en ligne de la revue Science du 7 juillet 2016.

L’équipe se compose de Kevin Wagner (Observatoire Steward, Université d’Arizona, Tucson, Arizona, Etats-Unis), Dániel Apai (Observatoire Steward et Laboratoire d’Etudes Lunaires et Planétaires, Université d’Arizona, Tucson, Arizona, Etats-Unis), Markus Kasper (ESO, Garching, Allemagne), Kaitlin Kratter (Observatoire Steward, Université d’Arizona, Tucson, Arizona, Etats-Unis), Melissa McClure (ESO, Garching, Allemagne), Massimo Robberto (Institut Scientifique du Telescope Spatial, Baltimore, Maryland, Etats-Unis) et Jean-Luc Beuzit (Université Grenoble Alpes, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Grenoble, France ; Centre National de la Recherche Scientifique).

Contact scientifique Local

Jean-Luc BEUZIT, IPAG (CNRS/Univ Grenoble Alpes)


[1] Les trois composantes du système d’étoiles triples ont été baptisées HD 131399A, HD 131399B et HD 131399C, dans l’ordre décroissant de leurs luminosités apparentes. La planète gravite autour de l’étoile la plus brillante et fut notée en conséquence HD 131399Ab.

[2] Durant la majeure partie de l’année planétaire, les étoiles semblent proches les unes des autres, attribuant à la planète une face éclairée et une face sombre, et la dotant d’un triple lever stellaire simultané ainsi que d’un triple coucher stellaire simultané quotidiens. A mesure que la planète se déplace sur son orbite, les étoiles semblent chaque jour s’éloigner davantage les unes des autres, jusqu’au jour où le coucher de l’une coïncide avec le lever de l’autre, la planète bénéficiant alors d’un éclairement constant, toute la journée durant. Ce phénomène se poursuit sur un quart d’orbite, ce qui représente environ 140 années terrestres.


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