LESIA - Observatoire de Paris

Découverte d’une nouvelle exoplanète par l’instrument SPHERE

lundi 2 juillet 2018

(mise à jour le 26 juillet 2018)

Depuis longtemps la présence de cavités et d’anneaux dans les disques protoplanétaires entourant les étoiles jeunes est attribuée à la présence de planètes en formation. SPHERE a mis en évidence pour la première fois une proto-planète logée à l’intérieur d’un disque de transition autour de l’étoile PDS70, âgée de seulement 5 à 6 millions d’années.

La planète PDS70b orbite autour de son étoile à une distance de 22 unités astronomiques, et effectue une révolution complète en 120 ans environ. Le système est situé à 113 parsecs, soit 370 années lumières, ce qui rend la détection de cette planète difficile (elle se situe à seulement 0.2’’ de son étoile).

Le mouvement orbital de la planète est visible en comparant des observations de SPHERE obtenues en 2015, 2016 et 2018, et celles d’autres instruments (NACO au VLT et NICI sur Gemini Sud).

L’étude spectroscopique dans le proche infrarouge (0.96 à 3.8 microns) indique une température de 1000 à 1600 Kelvin environ, ce qui devrait correspondre à une masse de l’ordre de 5 à 10 fois la masse de Jupiter.

La comparaison avec les modèles d’atmosphères suggère également la présence de nuages dans son atmosphère. Certains modèles favorisent une taille relativement large, jusqu’à 3.7 rayons de Jupiter, ce qui est inhabituel. Il est possible que la planète soit en train d’accréter du gaz pendant qu’elle orbite à l’intérieur du disque.

Deux articles publiés par M. Keppler et A. Müller (Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg) présentent la détection et la caractérisation du disque et de la planète.

SPHERE a également obtenue des observations polarimétriques qui, une fois combinées aux observations en intensité, permettent de contraindre les propriétés des poussières composant le disque (en particulier leur taille). Le disque possède une cavité de 54 unités astronomique à l’intérieur de laquelle se situe la planète. Au nord de l’image apparaît un arc, peut être un bras spiral, en bord de la cavité.

Découverte d'une proto-planète, PDS70b
Découverte d’une proto-planète, PDS70b

L’image du haut montre la planète PDS70b située à l’intérieur de la cavité d’un disque protoplanétaire. L’étoile centrale à été supprimée par différentes techniques optiques et numériques pour permettre de voir des objets beaucoup plus faibles dans son environnement (la planète est 4500 fois plus faible que son étoile). La figure du bas présente des mesures spectroscopiques en proche IR (carrés de couleurs) comparés à plusieurs modèles d’atmosphères (lignes de couleurs).
Crédits : Keppler et al. 2018, Müller et al. 2018


Cette découverte majeure de SPHERE ouvre de nouvelles opportunités pour étudier et mieux comprendre la formation des planètes et leur évolution. Les chercheurs du LESIA ont été impliqués dans cette découverte, au niveau de la détection et de la caractérisation du disque et de la planète.

SPHERE est un instrument installé au Very Large Telescope depuis 2014, développé par un consortium de laboratoires européens mené par l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG). Le LESIA a participé au développement de cet instrument sur plusieurs aspects.

Pour en savoir plus

  • Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70, Keppler M. et al., publié dans Astronomy & Astrophysics. arXiv.org, vol. astro-ph.EP. 29-Jun-2018 : https://arxiv.org/pdf/1806.11568.pdf
  • Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk, Müller A. et al., publié dans Astronomy & Astrophysics, arXiv.org, vol. astro-ph.EP. 29-Jun-2018. https://arxiv.org/pdf/1806.11567.pdf
  • Compte Twitter : @SPHERE_outreach

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