Depuis longtemps la présence de cavités et d’anneaux dans les disques protoplanétaires entourant les étoiles jeunes est attribuée à la présence de planètes en formation.
En haut de l’image, apparaît un arc, peut-être un bras spiral, en bord de la cavité.
La planète PDS70b orbite autour de son étoile à une distance de 22 unités astronomiques, et effectue une révolution complète en 120 ans environ.
Ce système stellaire est situé à 113 parsecs, soit à 370 années-lumière, ce qui a rendu la détection de sa planète difficile : celle-ci se situe à seulement 0.2’’ de son étoile.
Le mouvement orbital de la planète est visible par comparaison d’observations obtenues par SPHERE en 2015, 2016 et 2018, avec celles d’autres instruments : NACO au VLT, et NICI sur Gemini Sud.
L’étude spectroscopique dans le proche infrarouge (0,96 à 3,8 microns) indique une température de 1 000 à 1 600 Kelvin environ, ce qui devrait correspondre à une masse de l’ordre de 5 à 10 fois la masse de Jupiter.
La comparaison avec les modèles d’atmosphères suggère également la présence de nuages dans son atmosphère.
Certains modèles favorisent une taille relativement large, jusqu’à 3,7 rayons de Jupiter, ce qui est inhabituel. Il est possible que la planète soit en train d’accréter du gaz pendant qu’elle orbite à l’intérieur du disque.
Deux articles publiés par M. Keppler et A. Müller (Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg) présentent la détection et la caractérisation du disque et de la planète.
SPHERE a également obtenu des observations polarimétriques qui, une fois combinées aux observations en intensité, permettent de contraindre les propriétés des poussières composant le disque (en particulier leur taille). Le disque possède une cavité, dont la dimension s’étend sur 54 unités astronomiques, à l’intérieur de laquelle se situe la planète.
Contributions des chercheurs du LESIA
Cette découverte majeure de SPHERE ouvre de nouvelles opportunités pour étudier et mieux comprendre la formation des planètes et leur évolution.
Les chercheurs du LESIA ont contribué à cette découverte : au niveau de la détection et de la caractérisation du disque et de la planète.
SPHERE est un instrument installé au Very Large Telescope depuis 2014, développé par un consortium de laboratoires européens mené par l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG).
Le Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique de l’Observatoire de Paris a participé au développement de cet instrument sur plusieurs aspects.
Publication
- Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70, Keppler M. et al., publié dans Astronomy & Astrophysics. arXiv.org, vol. astro-ph.EP. 29-Jun-2018
- Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk, Müller A. et al., publié dans Astronomy & Astrophysics, arXiv.org, vol. astro-ph.EP. 29-Jun-2018.