Au-dessus d'une planète d'environ deux fois la taille de Jupiter, la conception de cet artiste montre l'étoile autour de laquelle la planète est en orbite et le compagnon binaire de cette étoile au loin. Crédit : Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Des astronomes ont découvert un Jupiter- comme une planète en orbite autour d'une étoile proche, qui fait partie d'une paire binaire, en traçant avec précision une petite oscillation presque imperceptible dans le mouvement de cette étoile dans l'espace. Leur travail a produit la toute première détermination de la structure tridimensionnelle complète des orbites d'une paire binaire d'étoiles et d'une planète en orbite autour de l'une d'entre elles. Cette réalisation peut fournir de nouvelles informations précieuses sur le processus de formation des planètes, ont déclaré les astronomes. Cette percée a été réalisée à l'aide de la National Science Foundation Réseau de très longue base (VLBA).
Bien que plus de 5,000 planètes extrasolaires ont été découvertes jusqu'à présent, seules trois ont été découvertes à l'aide d'une technique appelée astrométrie, qui a été utilisée pour produire cette découverte. Cependant, l'exploit de déterminer l'architecture 3D d'un système d'étoiles binaires qui comprend une planète "ne peut pas être réalisé avec d'autres exoplanète méthodes de découverte », a déclaré Salvador Curiel, de l'Université nationale autonome du Mexique (UNAM).
"Étant donné que la plupart des étoiles se trouvent dans des systèmes binaires ou multiples, être capable de comprendre des systèmes tels que celui-ci nous aidera à comprendre la formation des planètes en général", a déclaré Curiel.
Dans la conception de cet artiste, une petite étoile (orange) est en orbite autour d'une planète semblable à Jupiter (bleu) et d'une étoile compagne plus éloignée (rouge). Crédit : Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Les deux étoiles, appelées ensemble GJ 896AB, sont à environ 20 années-lumière de la Terre. Cela en fait des voisins proches des nôtres selon des normes astronomiques. Ce sont des naines rouges, le type d'étoile le plus répandu dans notre voie Lactée galaxie. La plus grande, autour de laquelle la planète orbite, a environ 44 % de la masse de notre Soleil, tandis que la plus petite a environ 17 % de la masse du Soleil. Ils sont séparés par environ la distance de Neptune du Soleil, et tournent l'un autour de l'autre une fois tous les 229 ans.
Pour leur étude de GJ 896AB, les astronomes ont combiné des données d'observations optiques du système faites entre 1941 et 2017 avec des données d'observations VLBA entre 2006 et 2011. Ils ont également fait de nouvelles observations VLBA en 2020. La résolution ultra-nette du VLBA à l'échelle du continent, avec sa fantastique capacité à voir les détails fins a produit des mesures extrêmement précises des positions des étoiles au fil du temps. Une analyse approfondie des données effectuées par les astronomes a révélé les mouvements orbitaux des étoiles ainsi que leur mouvement commun dans l'espace.
L'animation de l'artiste illustre les mouvements orbitaux d'une paire d'étoiles binaires et d'une planète en orbite autour de l'une des étoiles. Crédit : Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
L'existence de la planète a été révélée par un tracé détaillé du mouvement de la plus grande étoile qui a montré une légère oscillation. L'effet gravitationnel de la planète sur l'étoile provoque l'oscillation. L'étoile et la planète orbitent entre elles à un endroit appelé le barycentre, qui représente leur centre de masse commun. Lorsque cet emplacement est suffisamment éloigné de l'étoile, le mouvement de l'étoile autour d'elle peut être détectable.
Selon les calculs des astronomes, la planète a environ deux fois la masse de Jupiter et orbite autour de l'étoile tous les 284 jours. Sa distance à l'étoile est légèrement inférieure à Venus' distance du Soleil. L'orbite de la planète est inclinée d'environ 148 degrés par rapport aux orbites des deux étoiles.
"Cela signifie que la planète se déplace autour de l'étoile principale dans la direction opposée à celle de l'étoile secondaire autour de l'étoile principale", a déclaré Gisela Ortiz-León, de l'UNAM et de l'Institut Max Planck de radioastronomie. "C'est la première fois qu'une telle structure dynamique est observée sur une planète associée à un système binaire compact qui s'est vraisemblablement formé dans le même disque protoplanétaire", a-t-elle ajouté.
« Des études détaillées supplémentaires de ce système et de systèmes similaires peuvent nous aider à obtenir des informations importantes sur la façon dont les planètes se forment dans les systèmes binaires. Il existe des théories alternatives pour le mécanisme de formation, et plus de données peuvent éventuellement indiquer laquelle est la plus probable », a déclaré Joel Sanchez-Bermudez, de l'UNAM. "En particulier, les modèles actuels indiquent qu'il est très peu probable qu'une si grande planète accompagne une si petite étoile, alors peut-être que ces modèles doivent être ajustés", a-t-il ajouté.
La technique astrométrique sera un outil précieux pour caractériser davantage de systèmes planétaires, ont déclaré les astronomes. "Nous pouvons faire beaucoup plus de travail comme celui-ci avec le plan VLA de nouvelle génération (ngVLA)», a déclaré Amy Mioduszewski, de l'Observatoire national de radioastronomie. "Avec lui, nous pourrons peut-être trouver des planètes aussi petites que la Terre."
Les astronomes ont rapporté leurs découvertes dans le numéro du 1er septembre du Journal astronomique.
Référence : "3D Orbital Architecture of a Dwarf Binary System and Its Planetary Companion" par Salvador Curiel, Gisela N. Ortiz-León, Amy J. Mioduszewski et Joel Sanchez-Bermudez, 1er septembre 2022, Journal astronomique.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c66
L'Observatoire national de radioastronomie est une installation de la National Science Foundation, exploitée en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
