B Pictoris : la course d`une exoplanète autour de son

Grenoble, le 11 juin 2010
Communiqué de presse
ß Pictoris : la course d'une exoplanète autour de son étoile
La planète orbite autour de son étoile à une distance semblable à celle de Saturne au Soleil. Cette exoplanète,
de neuf fois la masse de Jupiter, pourrait s 'être formée de la même ma nière que les pla nètes géa ntes de
notre Système solaire. Plusieurs images ont été ob tenues, de 2003 à 2009 , par une équi pe internati onale1
pilotée par de s cherche urs du Laboratoire d’As trOphysique de Grenoble ( LAOG2 – CNRS / UJ F) et
comprenant des chercheurs du Labo ratoire d’ Etudes Spatiales et d’ Instrumentation en Astrophysique
(LESIA - Observatoire de Paris / CNRS / UPMC / Univ. Pa ris Diderot). Pour ce faire, ils ont utilisé le système
d’optique adaptative NACO du Very Lar ge Telescope de l’ESO. Ce rés ultat prouve que le s planètes géantes
peuvent se former dans des disques de ma tière en seulement quelques millions d'années, une durée très
brève comparée au temps cosmique. Paru en ligne dans Science Express, le jeudi 10 juin 2010.
Seulement âgée de 12 millions d'années environ, soit moins de 3 % de l'âge du Soleil, Bêta Pictor is est 1,75 fois plus
massive que no tre étoile. Situé e à près de 60 années-lumière dans la constellation du Pe intre, elle est l'un des
exemples les plus connu s d'éto ile entourée d’un disque de poussière (appelé disque de débris 3). De précédentes
observations on t montré un gauchissement d u disque et de s comètes tom bant sur l'étoile . « Ces éléments
suggéraient de façon indirecte la présence d'une planète massive et nos nouvelles observations le prouvent
maintenant d’une façon définitive » indique la responsable de l’équipe internationale, Anne-Marie Lagrange, directrice
de recherche au CNRS et membre du Laboratoire d’AstrOphysique de Grenoble. « Puisque l'étoile est très jeune, nos
résultats montrent que les planètes géantes gazeuses peuvent se former dans les disques en seulement quelques
millions d'années. »
De récentes observations ont indiqué que les disques aut our de jeunes étoile s se dispersent en quelques millions
d'années, et qu e la formation d e planètes géan tes doit se prod uire plus rapide ment que ce qu e l’on pensait. Bêta
Pictoris en est la preuve.
L'équipe a utilisé l'instrument NACO 4 équipant l’un des télescop es du Very Large Telescope de l’ESO, pour étudier
l’environnement proche de Bêta Pictoris en 2003, 2008 et 2009. En 2003, une source faible a été détectée à l'intérieur
du disque, ma is les donnée s n'étaient pas suffisantes pour per mettre d'exclure de façon déf initive la possibilité que
cette source soit une étoile d’arrière-plan. « Sur de nouvelles images obtenues début 2009, la source avait disparu ! »
indique Anthony Boccalett i, char gé de recherche au CNRS et membre du LESIA qui a contribué à l’analyse des
données. « Les observations les plus récentes, prises fin 2009, révèlent que l’objet se situe de l'autre côté du disque
ce qui implique qu’il est passé derrière son étoile parente. » Ceci a permis de confirmer que la s ource n'était pas une
étoile de fond mais une exoplan ète se déplaçan t autour de son étoile, donnant ainsi des é léments pour détermi ner
son orbite autour de l'étoile.
1 Participent à ce résultat : A.-M. Lagrange, M. Bonnefoy, G. Chauv in, D. Ehrenreich, D. Mouillet du LAOG ; D. Apai du Space
Telescope Institute, USA ; A. Boccaletti, D. Gratadour, D. Rouan, S. Lacour du LESIA ; M. Kasper de l’ESO.
2 Le LAOG fait partie des 6 laboratoires attachés à l’Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG).
3 Les disques de débris se composent de poussière résultant des collisions entre des corps tels les embryons planétaires ou les
astéroïdes. Ils représentent une version de la poussière zodiacale de notre Système solaire mais à plus grande échelle.
4 NACO est constitué d’un système d’optique adaptative et d’un spectro-imageur dans le proche infrarouge (NAOS-CONICA). Le
dispositif d’optique adaptative a été développé sous la maîtrise d’œuvre de l’ONERA avec, notamment, le LESIA et le LAOG. Ce
système compense la dégradation des images produite par la turbulence de l’atmosphère.

Parmi les quelq ues exoplanète s (moins de 10) dont on a une image, Bêta Pict oris b est ce lle qui a la plu s pe tite
orbite. Elle est située à une distance comprise entre 8 et 15 unités astronomiques5 de son étoile. « La courte période
de la planète nous permettra d'enregistrer son orbite complète dans un délai relativement court à l'échelle
astronomique (entre 15 et 40 ans) et les futures études de Bêta Pictoris b fourniront les éléments très importants sur
la physico-chimie de l’atmosphère d'une jeune exoplanète géante, » dit Mickael Bonnefoy, doctorant au LAOG.
La masse de l’e xoplanète est équivalente à 9 fois celle de Jup iter. Elle a la bonne masse et se situe au bon endroit
pour expliquer le gauchissement des parties intérieures du disque. Cette découverte présente certaine similitude avec
la prévision de l'existence de Neptune qu’avait réalisée Adams et Le Verrier au 19e siècle, en observant Uranus.
« Avec les exoplanètes trouvées autour de jeunes étoiles massives telles Fomalhaut et HR8799, l'existence de Bêta
Pictoris b suggère que les « super-jupiter » pourraient être des sous-produits fréquents de la formation d’étoiles
massives, » explique Gaël Chauvin, chargé de recherche au CNRS et membre du LAOG.
De telles planèt es perturbent les disque s circu mstellaires, créant des structures particulières q ui seront aisém ent
observables avec ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), le grand projet international d’interféromètre
radio.
D’autres images d’exoplanètes o nt été obtenues, mais ces planètes sont toutes situées plus loin de leur étoile hôt e
que ne l’e st Bêt a Pictoris b. Si nous étions dan s le Système solaire, ces exoplanètes se trouveraient au-delà de
l'orbite de la planète la plus lointaine, Neptune. Les processus de formation de ces planè tes éloignées sont
susceptibles d'être très différents de ceux qui ont eu lieu dans notre Système solaire et dans Bêta Pictoris.
« Les images récentes des exoplanètes – dont beaucoup ont été faites avec le VLT – illustrent la diversité des
systèmes planétaires », déclare Anne-Marie Lagrange. « Parmi celles-ci, Bêta Pictoris b est le cas le plus
prometteur : une planète qui pourrait avoir été formée comme les planètes géantes du Système solaire. »
« A Giant Planet Imaged in the disk of the Young Star β Pictoris ». A.-M. Lagrange, M. Bonnefoy, G. Chauvin, D. Apai, D.
Ehrenreich, A. Boccaletti, D. Gratadour, D. Rouan, D. Mouillet , S. Lacour, M. Kasper. Science Express, 10/06/2010.
Contacts
Chercheurs :
Anne-Marie Lagrange. LAOG - 04 76 51 42 03 ou 06 89 17 40 98 - anne-marie.lagr[email protected]grenoble.fr
Service Communication délégation Alpes :
Aurélie Lieuvin - 04 76 88 10 62 - [e-mail]
Communication OSUG :
Natacha Cauchies - 04 76 63 55 11 - natacha.cauch[email protected]grenoble.fr
5 1 unité astronomique = distance Soleil-Terre. Saturne se trouve en moyenne à 9,5 unités astronomiques du Soleil.

Imagesdel’exoplanèteßPictorisb,aumomentdesdeuxdétectionsavecetsansannotation.©ESO/
A.M.Lagrange

Vued’artistedel’exoplanèteßPictorisbtournantautourdesonétoilemère.©ESO/L.Calçada.