Découverte d'une possible nouvelle planète : un nouveau membre du système solaire ?

L'un des principaux objectifs de l'astronomie contemporaine est de rechercher des planètes extérieures au système solaire (exoplanètes) qui nous aident à comprendre la formation des systèmes planétaires. Le télescope spatial James Webb vient d'en découvrir une nouvelle : une petite géante gazeuse dont la masse est 0,3 fois celle de Jupiter.

Le télescope a réussi à capturer une image directe de la planète, appelée TWA 7 b , qui est située à côté de l'étoile TWA 7 et est l'exoplanète avec la plus petite masse observée à travers des images directes.

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L'image a été capturée par une équipe internationale d'astronomes, dirigée par un chercheur du CNRS de l'Observatoire Paris-PSL , en utilisant le coronographe de fabrication française installé sur l'instrument MIRI du JWST.

La découverte, dont les détails ont été publiés mercredi dans la revue Nature, contribuera à améliorer notre compréhension de la formation primitive des planètes et des processus dynamiques qui se déroulent dans les disques protoplanétaires.

À la recherche d'exoplanètes

Jusqu'à présent, près de 6 000 exoplanètes ont été confirmées. Certaines sont massives, comme Jupiter, mais orbitent autour de leur étoile mère beaucoup plus près que Mercure autour du Soleil, d'autres sont rocheuses ou glacées, et beaucoup n'ont tout simplement rien de semblable dans le système solaire .

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Certains systèmes ont plus d’une planète, des planètes orbitant autour de deux étoiles à la fois, et quelques-uns pourraient même avoir les conditions propices à la présence d’eau à leur surface, l’un des ingrédients nécessaires à la vie telle que nous la connaissons.

Bien que des milliers d'entre elles aient été détectées indirectement, l'imagerie des exoplanètes est un véritable défi car elles sont moins brillantes et, vues de la Terre, très proches de leur étoile ; leur signal, noyé par celui de l'étoile, n'est pas assez fort pour être visible.

Pour pallier ce problème, le CNRS a développé un accessoire télescopique pour l'instrument MIRI de James Webb, un coronographe capable de reproduire l'effet observé lors d'une éclipse (en masquant l'étoile, il est plus facile d'observer les objets qui l'entourent sans être caché par sa lumière).

Cette technique a permis la découverte d'une nouvelle exoplanète, située à l'intérieur d'un disque de débris rocheux et de poussière .

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On pense que les planètes se forment à partir de la poussière et du gaz contenus dans les disques protoplanétaires, d’énormes accumulations de débris, de poussière et de gaz qui orbitent autour d’étoiles nouvellement formées.

Les systèmes les plus prometteurs, ceux les plus étudiés par les scientifiques, sont ceux vieux de quelques millions d’années, où les disques de débris dans lesquels se forment les planètes sont le mieux visibles.

Dans cette étude, les scientifiques ont profité de la sensibilité sans précédent de l'instrument infrarouge moyen du télescope James Webb pour rechercher des planètes dans le disque de l'étoile TWA 7, vieille d'environ 6,4 millions d'années, qui est composée de trois anneaux, dont l'un est particulièrement étroit et entouré de deux régions vides avec presque aucune matière .

L'image de Webb a révélé une source au centre de cet anneau étroit, et après avoir exclu tout biais d'observation, les scientifiques ont conclu qu'il s'agissait très probablement d'une exoplanète qui aurait pu se former dans l'espace entre le premier et le deuxième anneau du disque .

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De plus, grâce à des simulations détaillées, les auteurs ont confirmé la formation d'un anneau mince et d'un « trou » à la position exacte de la planète, ce qui correspond parfaitement aux observations de Webb.

Ces images fournissent de nouvelles perspectives sur les interactions entre les disques protoplanétaires et les objets environnants , et élargissent également l'utilisation des images pour en savoir plus sur les petites exoplanètes, indique l'étude.

Un petit géant

TWA 7 b, la nouvelle exoplanète, est dix fois plus légère que celles précédemment capturées sur les images.

Sa masse est comparable à celle de Saturne , qui représente environ 30 % de celle de Jupiter , la planète la plus massive du système solaire.

Ce résultat marque une nouvelle étape dans l'investigation et l'imagerie directe d'exoplanètes de plus en plus petites , plus semblables à la Terre qu'aux géantes gazeuses du système solaire, bien que le James Webb ait le potentiel d'aller encore plus loin dans le futur.

Cette découverte démontre l'importance des futures générations de télescopes spatiaux et terrestres conçus pour la recherche d'exoplanètes, notamment grâce à des coronographes plus perfectionnés. Les systèmes les plus prometteurs pour ces observations futures sont déjà en cours d'identification.

EFE