fichier pdf accompagné d`illustrations complémentaires

des Jupiters chauds autour des bébé-étoiles ?
Détectés pour la première fois il y a 20 ans, les Jupiters chauds restent aujourd’hui
des objets énigmatiques. Ces corps célestes sont des planètes géantes similaires à
Jupiter, mais dont l’orbite est 20 fois plus resserrée que celle de la Terre autour du
Soleil. En utilisant le spectropolarimètre ESPaDOnS équipant le Télescope Canada-
France-Hawaii (TCFH ) au sommet du Maunakea, un volcan endormi de la grande île
1
d’Hawaii, une équipe internationale d’astrophysiciens menée par JF Donati (CNRS/
INSU, UFTMiP, OMP, IRAP ) vient de montrer que les Jupiters chauds pourraient ne
2
mettre que quelques millions d’années à se former - une durée relative d’à peine
une semaine si l’on ramène la longévité d’une étoile comme le Soleil à celle des
hommes. Cette découverte, publiée dans Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society (MNRAS), devrait nous aider à mieux comprendre comment
les systèmes planétaires - qu’ils soient similaires ou différents du système solaire,
se forment et évoluent au cours de leur existence.
Dans le système solaire, les planètes rocheuses, comme la Terre et Mars, occupent les régions
proches du Soleil, alors que les planètes géantes, comme Jupiter ou Saturne, restent cantonnées
dans les confins. « D’où la surprise en 1995 quand Mayor & Queloz découvrent pour la première
fois une planète géante très proche de son étoile!» rappelle C Moutou, chercheuse au CNRS en
poste au TCFH et co-auteure de cette nouvelle étude. Depuis, les astronomes ont montré que les
Jupiters chauds se forment dans les régions externes du disque protoplanétaire - la matrice qui
donne naissance à l’étoile centrale et aux planètes environnantes - avant de migrer vers les
régions internes tout en évitant autant que possible de tomber dans l’étoile. Ce processus peut se
produire dans une phase très précoce, alors que les jeunes planètes s’alimentent encore au sein
du disque primordial. Ou alors bien plus tard, une fois que de nombreuses planètes ont été
formées et interagissent en une chorégraphie si instable que certaines d’entre elles se retrouvent
propulsées au voisinage immédiat de l’étoile centrale.
Une équipe internationale d’astrophysiciens menée par JF Donati vient d’obtenir des
arguments en faveur du premier de ces deux scénarios. Avec ESPaDOnS, le spectropolarimètre
construit par les équipes de l’IRAP / OMP pour le TCFH, ils ont observé des étoiles en formation
au sein d’une pouponnière stellaire située à environ 450 années lumière de la Terre dans la
constellation du Taureau. Parmi celles scrutées récemment, l’équipe vient d’en découvrir une,
surnommée V830!Tau, qui montre des signatures similaires à celles causées par une planète 1.4
fois plus massive que Jupiter, mais sur une orbite 15 fois plus proche de l’étoile que la Terre ne
l’est du Soleil. Cette découverte, publiée dans MNRAS , suggère que les Jupiters chauds peuvent
3
être extrêmement jeunes et potentiellement bien plus fréquents autour des étoiles en formation
qu’au voisinage d’étoiles adultes comme le Soleil.
Les étoiles jeunes abritent en effet des trésors d’information sur la manière dont les
planètes se forment - mais ces trésors sont bien cachés!! «!De par leur monstrueuse activité et
leur champ magnétique très intense, les bébé-étoiles sont couverts de taches des centaines de
fois plus grosses que celles du Soleil, ce qui engendre dans leur spectre des perturbations
le TCFH est financé par le Centre national de recherches du Canada (CNRC), le CNRS/INSU en France et l’Université
1
d’Hawaii
CNRS/INSU: Centre National de la Recherche Scientifique / Institut National des Sciences de l’Univers, en France;
2
UFTMiP: Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, à Toulouse; OMP: Observatoire Midi-Pyrénées, à Toulouse;
IRAP:!Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, à Toulouse
L’étude complète, intitulée «!Magnetic activity and hot Jupiters of young Suns: the weak-line T Tauri stars V819 Tau and
3
V830!Tau!», par JF!Donati, E!Hébrard, G!Hussain, C!Moutou, L!Malo, K!Grankin, AA!Vidotto, SHP Alencar, SG Gregory,
MM!Jardine, G!Herczeg, J!Morin, R!Fares, F!Ménard, J!Bouvier, X Delfosse, R!Doyon, M!Takami, P!Figueira, P!Petit,
I!Boisse et le consortium MaTYSSE, est publiée dans MNRAS / Oxford University Press et accessible sur arXiv

d’amplitude bien plus importante que celles causées par des planètes — qui deviennent du coup
beaucoup plus difficiles à détecter, même dans le cas des Jupiters chauds!» souligne E. Hébrard,
étudiante en thèse à l’IRAP / OMP et co-auteure de cette étude. Pour aborder ce problème,
l’équipe à entrepris le programme d’observation MaTYSSE dont le but est de cartographier la
4
surface de ces étoiles et de détecter d’éventuels Jupiters chauds.
«!En suivant ces étoiles au cours de leur rotation et par le biais de techniques
tomographiques inspirées de l’imagerie médicale, nous pouvons reconstruire la distribution des
taches sombres et brillantes, ainsi que la topologie du champ magnétique, à la surface des étoiles
jeunes. Grâce à cette modélisation, il devient possible de corriger les effets perturbateurs de
l’activité et donc de détecter la présence d’éventuels Jupiters chauds!» explique G!Hussain (ESO),
lauréate d’une chaire IDEX à l’UFTMiP et co-auteure de cette étude. Dans le cas de V830!Tau, les
auteurs sont parvenus à découvrir, grâce à cette nouvelle technique, un signal enfoui suggérant la
présence d’une planète géante. Même si de nouvelles données sont nécessaires pour valider la
détection, ce premier résultat prometteur démontre clairement que la méthode proposée peut nous
fournir les clés de l’énigme de la formation des Jupiters chauds.
«!SPIRou , le nouvel instrument que nos équipes construisent en ce moment pour le TCFH
5
et dont la première lumière est prévue pour 2017, permettra de repousser encore les limites de la
méthode, grâce à sa capacité à observer dans l’infrarouge — domaine dans lequel les étoiles
jeunes sont beaucoup plus brillantes. Grâce à lui, nous pourrons bientôt explorer encore plus
finement les mystères de la formation des étoiles et des planètes !!» conclut JF Donati.
Illustrations proposées
MaTYSSE est l’acronyme de «Magnetic Topologies of Young Stars and the Survival of close-in giant Exoplanets»
4
SPIRou est un spectropolarimètre infrarouge (d’où l’acronyme) doublé d’un vélocimètre de précision, optimisé pour la
5
détection des exoplanètes jumelles de la Terre autour des étoiles naines rouges proches, ainsi que pour l’étude de la
formation des étoiles et de leur système de planètes. SPIRou est un projet international mené par la France, et
impliquant le TCFH, le Canada, le Brésil, Taiwan, la Suisse et le Portugal. La construction de SPIRou a débuté en 2015,
avec une intégration à Toulouse prévue pour 2016 et une première lumière au TCFH pour 2017.
Formation des étoiles et des
planètes au sein de la pouponnière
stellaire de la constellation du
Taureau, telle que révélée par le
télescope APEX au Chili
(credit ESO / APEX)

Vue d’artiste d’une planète géante en formation dans le disque d’une étoile jeune (credit NASA / JPL)
Taches (à gauche) et champ magnétique (à droite) à la surface de l’étoile jeune V830!Tau, tels que reconstruits à partir
des observations ESPaDOnS. Cliquer sur les liens pour des animations de l'étoile tachée,
de l'étoile escortée de sa planète et de son champ magnétique.

MAIT MID TERM REVIEW –AITV
Schematic view of the integration / verification plan that we envision for SPIRou
WP12
@IRAP
@CFHT
WP10 @UdeM/UL
WP9 @IPAG
WP8 @NRC-H
WP7 @IRAP
WP6 a @OHP
WP5 @ASIAA WP6 b @OG
WP4 @IRAP
@IRAP
P2IS Building, Clean Room SB02 Iso 8
Cassegrain
@IRAP
Dome
Fiber Routing
Coude Room
Upper Slit Room
P2IS Building, Clean Room SB02 Iso 8
Control Room
SG02
@IRAP
P2IS Building, Clean Room SB02 ISO 8
@OHP
Calibration Box
RV Reference
(Fabry-Perot)
P2IS Building, Clean Room SB02 Iso 8 Control Room SG02
Cassegrain Unit
CFHT Final IntegrationIntegration
Cassegrain
TipTilt &
Viewing
Spectrograph
Fiber Box
Spectrograph
Cryo-Mechanics
& Mounts
Spectrograph
Optics
Science Camera
Calibration Box
RV Reference
(Fabry-Perot)
Science Fiber
Links
Cassegrain
Fiber Box
Cass Electronics
RVRef.
Electronics
Calib. Electronics
TT&VW
Electronics
Spectro.
Electronics
Detector
Electronics
Sub-System Assembly
Cassegrain
Fiber Box
RV Ref
& Calib.
Electronics
Artificial Star
Artificial Star
Artificial Star
Spectrograph Software
WP11 @LAM
Data Reduction
Software
TipTilt & Viewing
Engineering
Detector
Cassegrain Software
TipTilt & Viewing
Calib. Box
Science
Detector
Science Camera
Data Reduction Software
Cassegrain
Fiber Box
Data Reduction
Software
Prototype
Data Reduction Software Prototype
Sub-System
Acceptance Tests
Pre-Shipment
Acceptance
Front-End
Acceptance
Spectrograph
Acceptance
Cass & TipTilt
Acceptance
RVRef & Calib.
Acceptance
WP13 @CFHT
Cassegrain Software
TipTilt ISU & Viewing Software
TipTilt Camera Control Software
Calibration Software
Spectrograph
Software
Detector Software
Controller Agent
GUI & QSO
services
Cassegrain Software
TipTilt ISU & Viewing Software
RV Ref & Calibration Software
TT&VW
Software
Detector Software
Data Reduction Software
TT&VW
Software
Calibration
Box
Artificial Star
Engineering
Detector
TT&VW Electronics
Cass Electronics
RVRef. Electronics
Calib. Electronics
Cass - TT&VW
Electronics
Cass - TT&VW
Electronics
Detector
Electronics
Spectro.
Electronics
Cassegrain Unit Science Fiber Link
Spectrograph Unit
RV Reference
(Fabry-Perot)
Spectro
Fiber Link
& Slicer
TipTilt &
Viewing
Science
Detector
Cassegrain
Fiber Box
Cass. – Calib. – Spectro. - Detector
Software
RV Ref. &
Calib.
Electronics
Spectro.
Electronics
Detector
Electronics
RV Reference
(Fabry-Perot)
Calib. & RV Ref
Fibers
Calib. & RVRef
Fibers
Calib. & RV Ref
Fibers
TT&VW
Software
Calibration
Box
Cass - TT&VW
Electronics
Science Fiber Link
Spectrograph Unit
RV Reference
(Fabry-Perot)
Spectro
Fiber Link
& Slicer
TipTilt &
Viewing
Engineering
Detector
Cass. – Calib. – Spectro. - Detector
Software
RV Ref. &
Calib.
Electronics
Spectro.
Electronics
Detector
Electronics
Calib. & RV Ref
Fibers
5
4
2
1a 1b
3
Spectrograph
( Cryo-
Mechanics &
Mounts +
Optics )
@NRC-H
Clean Room
Spectrograph
Cryo-Mechanics
& Mounts
Spectrograph
Optics
Spectro.
Electronics
Spectrograph Software
1c
Spectro
Fiber Link
& Slicer
CFHT Building Modifications and Integration Preparation
Science Fiber
Links
RV Ref/Calib. Software
End To End
Calibration
End To End
Calibration
End To End
Calibration
Artificial Star
TipTilt Camera Control Software
Calib. & RV Ref
Fibers
End To End
Calibration
End To End
Calibration
Cassegrain Unit Cassegrain
Fiber Box
VT
Spectrograph
Acceptance
AS Electronics
AS Electronics
Octogonal Fiber
Link & Slicer
Integration flow chart and associated team ( Example of step (1a) )
AT1a
TTVW_FS02
TTVW_FS01
AT4AT3AT1b AT1c AT2Sub-System Validation
SR1 SR2 SR3 SR4 SR5 SR6 SR8
TR9 TR10 TR11 TR12 TR13 TR14 TR15 TR16 TR17TR8 TR18 TR19 TR20 TR21 TR22 TR23 TR24 TR25 TR26TR7
SPOP_TS02
SPOP_TS03
SPOP_TS04
SCDT_TS02
SCDT_TS11
RVCU_TS01
SPOP_TS07
SCDT_TS01
SCDT_TS03
SCDT_TS04
RVCU_TS02
RVCU_TS03
CASS_TS02
CASS_TS01
FLSL_TS01
SPOP_TS01
SCDT_TS12
CASS_TS05
CASS_TS06
CASS_TS07
CASS_TS03
RVCU_TS05
FLSL_TS06
SCMT_TS01
SCDT_TS13
CASS_TS08
CASS_TS09
CASS_TS10
CASS_TS13
CASS_TS14
CASS_TS15
CASS_TS16
CASS_TS17
TTVW_TS02
TTVW_TS03
TTVW_TS05
FLSL_TS02
CASS_TS11
CASS_TS12
CASS_TS17
TTVW_TS01
TTVW_TS02
TTVW_TS04
TTVW_TS06
CASS_TS04
FLSL_TS07
SPOP_TS02
SCMT_TS02
SPOP_TS05
FLSL_TS03
SPOP_TS08
SCDT_TS10
FLSL_TS04
FLSL_TS05
SCDT_TS14
CASS_TS19
SPOP_TS06
SPOP_TS09
SCDT_TS04
SCDT_TS05
SCDT_TS06
SCDT_TS07
SCDT_TS08
SCDT_TS09
CASS_TS18
TR27
RVCU_TS04
DRSW_TS02
FLSL_TS08
DRSW_TS01
RVCU_TS02
RVCU_TS03
FLSL_TS02
TTVW_TS06
FLSL_TS03
CASS_IS01
CASS_IS02
WP4_VT05
WP4_VT06
WP4_VT07
WP4_VT08
WP4_VT09
CASS_OS01
WP4_VT04
WP4_VT01 N/A
WP4_VT02
WP4_VT03
AT1a_01
AT1a_02
AT1a_06
AT1a_05
AT1a_08
AT1a_09
AT1a_04
AT1a_03
AT1a_07
AT2_01
N/A
N/A
N/A
WP5_VT03
WP5_VT02
WP5_VT01
TTVW_FS02
WP5_VT08
TTVW_IS01
WP5_VT04
TTVW_FS01
WP5_VT05
WP5_VT06
WP5_VT07
TTVW_OS01
WP5_VT05
AT1a_13
TTVW_IS02
AT1a_10
AT1a_12
AT1a_11
WP6_VT01
WP6_VT02
RVCU_FS10
AT1b_03
RVCU_FS11
AT1b_04
RVCU_FS01
AT1b_01
RVCU_FS04-07
AT1b_05
RVCU_OS01
RVCU_FS08-09
WP7_VT01
WP7_VT02
WP7_VT04 WP7_VT03
FLSL_IS01
WP7_VT05
FLSL_TS06
WP7_VT06 N/A
SCMT_FS03
SCMT_FS02
WP8_VT07
SCMT_OS01
WP8_VT02
SCMT_OS02
SCMT_FS01
WP8_VT05
WP8_VT06
WP8_VT02
WP8_VT01 WP8_VT03
WP8_VT04
WP8_VT05
N/A
SCDT_FSnn
WP10_VT07
SCDT_IS01
WP10_VT06
WP10_VT05WP10_VT04
WP10_VT03 WP10_VT02
WP10_VT01
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
DRSW_FS01
DRSW_IS01
DRSW_FS02
DRSW_FS03
WP11_VT01
WP11_VT02
SPOP_IS01
AT1c_01
CASS_FS07
AT1a_02
CASS_FS10
AT1a_01
CASS_FS08
AT1a_06
AT3_14
DRSW_FS01
AT3_13
AT4_14
DRSW_FS02
DRSW_FS03
WP11_VT04
WP11_VT03
AT3_06
AT3_10
AT3_09
AT3_01
AT3_12
AT3_02
AT4_09-01
AT4_09-02
AT3_03
RVCU_TS03
AT1b_02
AT4_20-01
AT3_05
AT3_12
AT4_22-01
AT4_22-03
AT4_22-02 AT4_11-01
AT3_06
AT3_11
AT4_12-01
AT3_04
AT4_13-01
AT3_12
AT4_09-03
RVCU_FS02
RVCU_FS03
WP6_VT03
AT4_22-04
AT4_24
SPIRou Flow-Up Specifications versus Validation Tests
- P2IS Building - - P2IS Building –3D View of integration facilities -
- P2IS Building –3D view of SB02 Room -
At IRAP, AITV activities are done in 'P2IS building'
- P2IS Building –3D view of Ctr/Cmd Room
Cassegrain Unit
- 3D view of Cassegrain Unit -
- 3D view of the Climatic chamber -
Test equipments & tools
- Tilting system for the Cassegrain Unit -
- Cassegrain Unit with Artificial Star on Trolley -
- Vertical support for the Cassegrain Unit -
- Cassegrain Unit with End to End Calibration and Visu ColdStop on tilting system - - Cassegrain Unit with End to End Calibration and
Visu Field Mirror System -
- 3D view of Spectrograph Unit -
Spectrograph Unit
Le télescope TCFH accompagné d’une vue CAO de SPIRou - le futur spectropolarimètre en construction à l’OMP /
IRAP (échelles différentes — credit JC!Cuillandre pour l’image du TCFH)
Observations ESPaDOnS de V830!Tau - un bébé-étoile de la pouponnière stellaire de la constellation du Taureau.
Après suppression de l’effet polluant des taches, les déplacements résiduels du spectre (points rouges) suggèrent la
présence d’une planète géante 1.4 fois plus massive que Jupiter et 15 fois plus proche de son étoile que la Terre ne
l’est du Soleil (courbe bleue). De nouvelles données sont requises pour confirmer ce premier résultat.

Illustrations complémentaires
Observations ESPaDOnS de V830!Tau - un bébé-étoile de la pouponnière stellaire de la constellation du Taureau.
Grâce à la modélisation de l’effet polluant des taches (courbe verte), qui se répète à chaque rotation de l’étoile, il a été
possible de mettre à jour des déplacements résiduels du spectre qui suggèrent la présence d’une planète géante 1.4
fois plus massive que Jupiter et 15 fois plus proche de son étoile que la Terre ne l’est du Soleil (courbe bleue). La
somme de ces effets (courbe noire) permet d’ajuster correctement les observations (points rouges). De nouvelles
données sont requises pour confirmer ce premier résultat.
Disque protostellaire /
protoplanétaire au sein de la
pouponnière stellaire du Taureau,
dont vont naitre l’étoile (au centre) et
son cortège de planète (en
périphérie), tel que révélé par ALMA
(Atacama Large Millimeter Array)
dans le domaine radio
(credit ALMA/ESO/NAOJ/NRAO)