Les astronomes construisent la toute première vue 3D du système binaire étoile-planète

Tout a commencé par un vacarme.

À quelque 20 années-lumière de la Terre, ce qui est assez proche à l’échelle cosmique, les scientifiques ont remarqué une étoile au comportement un peu bizarre. Quelque chose de presque imperceptiblement petit semblait tirer dessus, le forçant à « vaciller » dans son voisinage stellaire, comme diraient fantasquement les astronomes.

Ah, une exoplanète.

C’était un sosie de Jupiter, pour être exact, avec une masse environ deux fois plus grande que la géante gazeuse de notre système solaire, une orbite autour de son étoile tous les 284 jours et une position qui tombe légèrement plus près de son étoile que Vénus ne flotte du soleil. Et à partir de là, une réalisation déjà revigorante, l’équipe de découverte a décidé de faire passer les choses au niveau supérieur – en particulier parce que l’étoile bancale à portée de main fait partie d’un système d’étoiles binaires, ce qui signifie qu’il s’agit de l’une des deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre.

Après une analyse minutieuse, ces chercheurs ont décroché le jackpot. Ils ont utilisé leur faible signal d’un monde étranger pour développer ce qu’ils considèrent comme le tout premier plan d’une structure 3D complète non seulement d’une orbite de système stellaire binaire, mais d’une planète errant à l’intérieur.

Et avant d’aller plus loin, oui, vous pouvez consulter une représentation visuelle fascinante de ces schémas juste en dessous. (Plus de détails techniques peuvent être trouvés dans un article).

OK, cool, qu’est-ce qu’on peut faire avec ça ?

En tant que Terriens, nous sommes habitués à vivre aux côtés de notre soleil solitaire, mais lors du calcul des populations d’étoiles à travers l’univers, il semble que le radiateur personnel de notre planète soit une minorité. Généralement, les stars préfèrent voyager en duo, en trio et même en quatuor.

« 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 Salvador Curiel, de l’Université nationale autonome du Mexique et premier auteur du nouvel article. Les données que nous obtenons de notre propre coin du cosmos ne sont pas vraiment suffisantes pour comprendre certaines des règles les plus importantes sur la façon dont les planètes sont faites ou comment elles évoluent. Il est toujours préférable d’avoir un échantillon plus large.

Pour en revenir au système d’étoiles binaires que nous examinons avec le diagramme 3D de Curiel, cette paire particulière, appelée GJ 896AD, est surtout composée de deux naines rouges – c’est-à-dire le type d’étoile le plus petit et le plus cool de la séquence principale et le plus commun stellaire genre dans la Voie Lactée.

Et quel meilleur endroit pour commencer à décoder les secrets des systèmes multi-étoiles qu’avec le type le plus répandu dans notre galaxie ?

Au bas du cadre se dresse une planète jaune-orange représentant l'exoplanète étudiée par les scientifiques.  Au-dessus de sa ligne d'horizon, vous pouvez voir un petit point jaune brillant représentant une étoile et loin de ces deux sphères se trouve un point rouge cramoisi représentant une autre étoile.

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.

Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Pour brosser un tableau de ce à quoi ressemble ce royaume lointain, les chercheurs disent que la plus grande des deux étoiles, qui est celle autour de laquelle tourne l’exoplanète, a environ 44 % de la masse de notre soleil. Le plus petit ne représente qu’environ 17% de la masse de notre soleil. Si petit, si mignon. Oh, et ils tournent l’un autour de l’autre une fois toutes les 229 années terrestres, tandis que le super-Jupiter suit une orbite inclinée d’environ 148 degrés par rapport aux trajectoires des deux étoiles.

« Il existe des théories alternatives pour le mécanisme de formation, et davantage de données peuvent éventuellement indiquer laquelle est la plus probable », a déclaré Joel Sanchez-Bermudez de l’UNAM et auteur de l’étude, dans le communiqué. « 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. »

Merci, tableau de base très long

La force motrice derrière ce développement astronomique – métaphoriquement et littéralement – est le . Ce mécanisme scientifique consiste en un réseau de 10 stations d’observation réparties à travers les États-Unis, chacune équipée d’une antenne radio de 25 mètres et d’un bâtiment de contrôle. Fondamentalement, les stations capturent individuellement des informations sur l’espace lointain, puis relient les points pour compiler une représentation très claire de ce qui se passe dans le cosmos.

En arrière-plan, il y a un ciel bleu moyen, une chaîne de montagnes perpendiculaire au paysage de la photo et des buissons au premier plan.  En plein centre de cette scène se trouve un instrument blanc géant qui tient l'une des antennes du VLBA.

Dans le nord de la Californie, se trouve l’une des 10 antennes identiques du Very Long Baseline Array.

NRAO/AUI/NSF

Pour cette étude, de GJ896AB, les scientifiques ont collecté des observations optiques couvrant une plage de temps stupéfiante : 1941 à 2017. Ils ont ensuite fait appel aux observations VLBA prises entre 2006 et 2011, et ont fait Nouveau Observations VLBA en 2020. Assemblez tout cela et vous obtenez une mesure impressionnante des positions de GJ896AB au fil du temps, qui peut être combinée en quelque chose comme une conception en stop-motion de l’apparence de ce système stellaire.

« 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’Institut Max Planck de radioastronomie et auteur de l’étude. « C’est la première fois qu’une telle structure dynamique est observée dans une planète associée à un système binaire compact qui s’est vraisemblablement formé dans le même disque protoplanétaire. »

« Nous pouvons faire beaucoup plus de travail comme celui-ci avec le VLA de nouvelle génération prévu », a déclaré Amy Mioduszewski, de l’Observatoire national de radioastronomie et auteur de l’article. « Avec lui, nous pourrons peut-être trouver des planètes aussi petites que la Terre. »

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