lundi 30 mai 2016

Découverte d'une planète géante autour d'une étoile très jeune


Une équipe d'astronomes américains rapporte l'observation d'une planète géante en orbite autour d'une étoile d'à peine 2 millions d'années, de quoi revoir nos modèles de formation des grosses planètes.




L'étoile CI Tau est si jeune qu'elle est encore entourée du disque de gaz et de poussières qui lui a donné naissance alors que les premiers hominidés se redressaient ici bas. CI Tau est une étoile de type T Tauri. Ces étoiles sont plus froides que le soleil, avec une teinte orange-rouge, mais plus brillantes car plus volumineuses, n'ayant pas fini de se condenser. Les étoiles T Tauri sont entourées d'un disque qui commence à s'aplatir et où peuvent se former des planètes. 
Les astronomes estimaient jusqu'à aujourd'hui qu'une planète géante comme cette CI Tau b, dont la masse a été évaluée à environ 11 fois celle de Jupiter, devaient prendre au moins 10 millions d'années pour se former.
Le système de CI Tau se situe assez près de nous, à 450 années-lumière, dans la constellation du Taureau. CI Tau b a une période orbitale de 9 jours autour de son étoile. Elle a été détecté par la méthode de la vitesse radiale, qui consiste à observer les variations infimes de vitesse périodiques de l'étoile qui trahit la présence d'une planète. Il faut dire que la détection de planètes autour d'étoiles très jeunes n'est pas aisé, car ces étoiles sont le plus souvent très actives, connaissant de grosses variations de champ magnétique, avec la présence de nombreuses et vastes taches à leur surface, qui peuvent mimer la présence de transits de planètes.
L'article de Christopher Johns-Krull (Université Rice) et ses collaborateurs est très fourni, s'étendant sur pas moins de 61 pages de la revue The Astrophysical Journal. Cette découverte est le fruit d'un long travail de relevés astronomiques commencé en 2004 sur 140 étoiles candidates toutes situées dans la riche région de formation d'étoiles nommé Taurus-Auriga. L'équipe d'une douzaine de chercheurs a effectué des dizaines d'observations avec le télescope de l'observatoire McDonald de Austin (Texas), ainsi que celui du Lowell Observatory (Arizona), mais aussi sur le Infrared Telescope Facility du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, sur les télescopes de 2,1 m et 4 m du Kitt Peak et enfin le Keck II à Hawaï.

Après la première mise en évidence de la présence d'une planète par les mesures de vitesse qui a prit plusieurs années, il aura encore fallu 5 ans d'observations en infra-rouge pour définitivement exclure la présence de phénomènes parasites pouvant mimer le signal attendu.
C'est la première fois que l'on découvre une aussi grosse planète en orbite d'une étoile aussi jeune qui est encore entourée des résidus de son "cocon" sous la forme d'un disque de gaz et de poussières. Et Christopher Johns-Krull annonce que son équipe n'a pour le moment que dépouillé la moitié de l'échantillon d'étoiles en formation ou très jeunes qui étaient étudiées. Il pourrait selon lui exister encore de nombreuses planètes à trouver dans le groupe Taurus-Auriga.
La formation d'une planète géante comme CI Tau b aussi près de son étoile devrait avoir un impact très important sur les planètes rocheuses qui devraient s'y former également. Elle apporte en tous cas de fortes contraintes sur les modèles de formation des planètes et les échelles temporelles de migrations qui peuvent avoir lieu. Cette observation sera probablement une clé pour comprendre l'évolution des exoplanètes en général et pour déterminer la prévalence de ces systèmes.

Les chercheurs soulèvent par ailleurs une énigme qui pourrait être élucidée parallèlement à leur recherche systématique de planètes autour d'étoiles jeunes : la grande rareté des naines brunes ou "Jupiters chauds", ces objets qui se trouvent entre très grosse planète et petite étoile. Ils pourraient parvenir à trouver par leur méthode plus de naines brunes à courte période orbitale que partout ailleurs, ce qui confirmerait une théorie en vogue qui dit que les naines brunes ont tendance à fusionner avec leur étoile seulement quelques millions d'années après leur formation. Mais c'est certainement une autre histoire.

Source : 
A Candidate Young Massive Planet in Orbit around the Classical T Tauri Star CI Tau
Christopher M. Johns-Krull et al.
à paraître dans The Astrophysical Journal

Images : 
(1) Etoile T Tauri qui a donné son nom à la classe des étoiles très jeunes de type T Tauri (Don Goldman)
(2) Le télescope Harlan J. Smith de l'observatoire McDonald à Fort Davis, Texas (Ethan Tweedie Photography).