Une équipe internationale de scientifiques – dont des chercheurs de l’Université de Liège – vient de faire la découverte d’une planète inhabituelle de la taille de Jupiter en orbite autour d'une étoile de faible masse appelée TOI-4860, située dans la constellation de Corvus. Cette découverte - réalisée en utilisant les téléscopes du consortium SPECULOOS dirigé par Michaël Gillon, astrophysicien à l’ULiège – fait l’objet d’une publication sans le journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
L'étude, menée par des astronomes de l'université de Birmingham et à laquelle ont participé des chercheurs de l’Université de Liège, a mené à la découverte de la géante gazeuse. Baptisée TOI-4860 b, cette exoplanète de la taille de Jupiter est une planète inhabituelle pour deux raisons : les étoiles d'une masse aussi faible ne sont pas censées abriter des planètes comme Jupiter, et la planète semble particulièrement enrichie en éléments lourds.
La planète a d'abord été identifiée par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA comme une baisse de luminosité lors de son passage devant son étoile hôte, mais ces données n'ont pas suffi à confirmer qu'il s'agissait bien d'une planète.
L'équipe a alors utilisé l'observatoire SPECULOOS Sud - dirigé par Michaël Gillon, directeur de recherches du FNRS à l’ULiège - situé dans le désert d'Atacama au Chili, pour mesurer le signal planétaire dans plusieurs longueurs d'onde et a pu validé la nature planétaire de l’objet. Les astronomes ont également observé la planète juste avant et après sa disparition derrière son étoile hôte, et ont remarqué qu'il n'y avait pas de changement de lumière, ce qui signifie que la planète n'en émettait pas. Enfin, l'équipe a collaboré avec un groupe japonais utilisant le télescope Subaru à Hawaï. Ensemble, ils ont mesuré la masse de la planète pour la confirmer.
Suivre cette étoile et confirmer sa planète est l'initiative d'un groupe de doctorants dans le cadre du projet SPECULOOS. George Dransfield, qui a récemment soutenu sa thèse à l'université de Birmingham, explique : "Selon le modèle canonique de formation des planètes, moins une étoile a de masse, moins le disque de matière qui l'entoure est massif. Comme les planètes sont créées à partir de ce disque, on s'attendait généralement à ce que les planètes de masse élevée, comme Jupiter, ne se forment pas. Cependant, nous étions curieux à ce sujet et voulions vérifier les candidats planétaires pour voir si c'était possible. TOI-4860 est notre première confirmation et également l'étoile de masse la plus faible abritant une planète de masse aussi élevée".
Amaury Triaud, professeur d'exoplanétologie à l'université de Birmingham, qui a dirigé l'étude, a déclaré : "Cette découverte est le résultats d’une proposition des doctorants de notre projet d'observer des systèmes comme TOI-4860. Leur travail a vraiment porté ses fruits, car des planètes comme TOI-4860 sont essentielles pour approfondir notre compréhension de la formation des planètes. Un indice de ce qui a pu se produire est caché dans les propriétés de la planète, qui semble particulièrement enrichie en éléments lourds. Nous avons également détecté quelque chose de similaire dans l'étoile hôte, il est donc probable qu'une abondance d'éléments lourds ait catalysé le processus de formation de la planète".
La nouvelle géante gazeuse met environ 1,52 jour pour effectuer une orbite complète autour de son étoile hôte, mais comme cette dernière est une étoile froide de faible masse, la planète elle-même peut être qualifiée de "Jupiter chaud". Il s'agit d'une sous-classe de planète qui présente un intérêt particulier pour les astronomes désireux d'approfondir leurs observations initiales et d'en apprendre davantage sur la formation de ce type de planètes.
Mathilde Timmermans, doctorante au sein du laboratoire ExoTIC (Astrobiologie/ Faculté des Sciences) de l’ULiège et collaboratrice du projet SPECULOOS, de conclure "Grâce à sa très courte période orbitale et aux propriétés de son étoile hôte, la découverte de TOI-4860 b offre une brillante opportunité d'étudier les propriétés atmosphériques d'un Jupiter chaud et d'en apprendre plus sur la formation des géantes gazeuses."
L'équipe a récemment obtenu du temps d'observation au Very Large Telescope, au Chili, qu'elle entend utiliser pour confirmer plusieurs autres planètes présentant des propriétés similaires.
SPECULOOS est un projet piloté par l'Université de Liège (chef de projet : Michaël Gillon) et réalisé en partenariat avec l'Université de Cambridge, l'Université de Birmingham, le Massachusetts Institute of Technology, l'Université de Berne, l'Institut d'Astrophysique des Canaries et l'Observatoire Européen Austral (ESO). Il est basé sur un réseau de télescopes robotisés dont les principaux noyaux sont les observatoires SPECULOOS-Sud à l'Observatoire Paranal de l'ESO au Chili (4 télescopes) et SPECULOOS-Nord à Tenerife (actuellement 1 télescope), complétés par les télescopes SAINT-EX (1 télescope au Mexique) et TRAPPIST (2 télescopes, 1 au Chili et 1 au Maroc).
Triaud A. & al., An M dwarf accompanied by a close-in giant orbiter with SPECULOOS, MNRAS 00, L1 (2023) https://doi.org/10.1093/mnrasl/slad097
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