Découverte d'un Jupiter chaud autour d'une étoile de seulement 2 millions d'années

Depuis deux décennies, les exoplanètes de type Jupiters chauds posent de sérieuses questions aux astronomes : comment se fait-il qu'elles se trouvent sur des orbites 100 fois plus proches de leur étoile que ne l'est notre Jupiter du Soleil ? Une clé à cette énigme vient d'être trouvée cette semaine.

C'est une belle découverte que vient de publier dans la revue Nature une équipe internationale composée de nombreux astronomes français. Ils ont découvert un Jupiter chaud très jeune, en orbite d'une étoile venant à peine de naître. L'étoile, nommée V830 Tau, une étoile de type T Tauri distante de 430 années-lumière, n'a que 2 millions d'années. Et le fait de trouver une planète de type Jupiter chaud déjà là autour d'une telle étoile est un fait extrêmement important pour mieux comprendre comment se forment les systèmes stellaires, et notamment ces grosses planètes gazeuses.

L'équipe menée par Jean-François Donati, astronome à l'IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, CNRS, Toulouse) a utilisé des spectropolarimètres montés sur le télescope de 3,6 m CFHT (Canada-France-Hawaï Telescope) situé sur le sommet du Mauna Kea à Hawaï pour étudier de près la lumière provenant de V830 Tau. Mais ils ont également pu bénéficier du télescope voisin Gemini North ainsi que du télescope français Bernard Lyot (TBL) de 2 m situé au Pic du Midi dans les Pyrénées. La planète a été détectée en observant l'infime variation de vitesse de l'étoile, avec une période de 4,9 jours. La distance de la planète est environ 20 fois plus faible que la distance Soleil-Terre...

On se souvient que la première exoplanète détectée en 1995 était déjà une grosse Jupiter orbitant très près de son étoile. Or la théorie a toujours stipulé que les planètes massives devaient se former dans les régions éloignées et froides des disques protoplanétaires des systèmes stellaires en formation. Et parmi celles-ci, certaines pourraient migrer plus près de leur étoile et devenir ces Jupiters chauds.

Les modèles de formation planétaire offrent deux explications différentes pour ces migrations de planètes massives : soit elles ont lieu lorsque la planète est encore en train de se former, ou bien beaucoup plus tard, sous l'influence de perturbations gravitationnelles d'autres corps du système. 

Parmi les Jupiters chauds connus, certaines montrent en effet des orbites très anormales, très inclinées, voire inversées, suggérant que ces planètes ont subi de fortes interactions avec d'autres planètes ou des étoiles voisines. 

La découverte des astronomes français montre clairement que la première hypothèse existe bel et bien et ce dans un système stellaire de seulement quelques millions d'années. C'est la première mise en évidence qu'une migration très précoce au sein du disque protoplanétaire est possible. La découverte pourrait raviver le débat entre spécialistes concernant la formation et la migration des planètes massives.

Les astronomes pensent déjà à la suite et sont en train de concevoir de nouveaux instruments de haute performance pour équiper les foyers des télescopes CFHT et TBL dans les années qui viennent. Ils permettront de détecter toujours plus de planètes massives très proches de leur étoile et de mieux cerner leur origine, au plus près de leur naissance concomitante de celle de leur étoile.

Source :

A hot Jupiter orbiting a 2-million-year-old solar-mass T Tauri star

J. F. Donati et al.

Nature, en ligne (20 juin 2016)

http://dx.doi.org/10.1038/nature18305

Images :

(1) Vue d'artiste de la jeune V830 Tau très instable accompagnée de sa planète proche. (Michael Ho (http://michaelhoart.tumblr.com/)

(2) Surface de V830 telle que reconstruite à partir des observations de Donati et al. (CFHT).