Une équipe internationale d’astrophysiciens, parmi lesquels René Doyon, professeur au Département de physique, et deux de ses anciens étudiants au doctorat, Christian Marois et David Lafrenière, vient de remporter la course effrénée à laquelle participent plusieurs groupes de recherche afin d’être les premiers à observer de façon directe l’existence de planètes autour d’autres étoiles que le Soleil. La découverte a été publiée dans le numéro en ligne de Science du 13 novembre.Plus de 300 planètes extrasolaires ont jusqu’à maintenant été repérées, mais il s’agissait jusqu’ici d’observations indirectes. L’existence de ces planètes a été déduite à partir d’oscillations dans la vitesse de l’étoile provoquées par des planètes très massives orbitant à proximité ou encore par les variations dans le spectre lumineux de l’étoile causées par le transit de planètes devant l’astre.
Plus de 300 planètes extrasolaires ont jusqu’à maintenant été repérées, mais il s’agissait jusqu’ici d’observations indirectes. L’existence de ces planètes a été déduite à partir d’oscillations dans la vitesse de l’étoile provoquées par des planètes très massives orbitant à proximité ou encore par les variations dans le spectre lumineux de l’étoile causées par le transit de planètes devant l’astre.
Double première
L’équipe de René Doyon a réussi l’exploit de photographier directement non pas une mais trois planètes gravitant autour de la même étoile. Trois observations, réalisées en 2005, 2007 et 2008, ont permis de confirmer qu’il s’agissait bien d’astres tournant autour de l’étoile centrale. «Nous avons sauté au plafond! s’exclame le professeur. C’est une double première; nous sommes parvenus non seulement à faire la première observation directe confirmée, mais aussi à établir l’orbite des planètes.»
La seule autre observation directe à avoir été rapportée par une autre équipe en 2005 s’était avérée celle d’une étoile naine brune.
Les planètes mises au jour sont très massives – de l’ordre de 7 à 10 fois la masse de Jupiter – et ont été décelées parce qu’elles émettent un rayonnement infrarouge. Ce fait n’empêche pas leur classement en tant que planètes. «En deçà de 13 fois la masse de Jupiter, on s’entend pour dire que ce sont des planètes, précise René Doyon. Au-delà de ce seuil, ce sont des naines brunes.»
L’étoile HR 8799 autour de laquelle gravitent les trois planètes se trouve à 130 années-lumière de la Terre et est très jeune, soit de 30 à 50 millions d’années, comparativement à 4,5 milliards d’années pour le Soleil. À mi-chemin entre les deux étoiles qui forment le côté droit du Grand Carré de Pégase, l’étoile de faible luminosité est visible à l’œil nu.
La planète la plus éloignée de l’étoile se situe à 70 unités astronomiques (UA), soit 70 fois la distance séparant la Terre du Soleil. Cela donne à ce système planétaire un diamètre deux fois plus grand que le nôtre. «À une telle distance de l’étoile, on croyait qu’il était impossible de trouver des planètes parce qu’il y a trop peu de matière, souligne René Doyon, mais notre découverte montre que des planètes géantes peuvent se former à une distance deux fois plus grande que celle de Neptune.»
La découverte a été faite à l’aide des télescopes Keck et Gemini Nord, à Hawaii, et grâce à la technique d’imagerie angulaire différentielle (IAD), mise au point à l’Université de Montréal par René Doyon, Christian Marois (présentement à l’Institut Herzberg d’astrophysique) et David Lafrenière (aujourd’hui à l’Université de Toronto). L’algorithme de l’IAD permet de réduire à presque rien la brillance d’une étoile afin de faire ressortir les objets de faible luminosité dans son environnement. La technique rend possible le repérage des planètes dont la masse est le double de celle de Jupiter à une distance de 40 UA.
La course se poursuit
«Les étoiles candidates pour une telle observation sont des étoiles jeunes, très massives, à faible distance du Soleil et qui possèdent un disque de poussière», indique René Doyon. L’observation, entre 2004 et 2007, de 85 étoiles répondant à ces critères n’avait révélé aucune planète. Une seconde série d’observations a été amorcée auprès de 80 autres candidates et, au 10e essai, a donné les résultats que l’on connait.
«Ou bien nous avons été chanceux, ou bien de tels systèmes planétaires sont plus communs qu’on le pensait», affirme le professeur. Pourra-t-on un jour repérer des planètes rocheuses du genre de la Terre? «Pas avec la technologie actuelle, mais ça va surement venir», espère-t-il.
Dans deux ans, une nouvelle génération d’instruments, conçus à l’UdeM, seront installés sur le télescope spatial James Webb construit par la NASA, l’Agence spatiale canadienne et l’Agence spatiale européenne. Ce matériel améliorera les observations par un facteur de 100, ce qui permettra de déceler des objets beaucoup plus petits que ce que peut faire l’IAD sur des télescopes terrestres.
«Si une planète comme la Terre passait en transit devant une étoile, le nouvel équipement permettrait même de savoir si cette planète possède de l’eau – une condition essentielle à la vie – grâce à la marque laissée dans le spectre lumineux de l’étoile.»
On sent que la course ne fait que commencer.
Daniel Baril
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- Trois étoiles pour trois planètes, paru dans Forum le 26 janvier 2009
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