L'instrument d'imagerie exoplanète le plus récent et le plus puissant au monde, le Gemini Planet Imager (GPI) récemment installé sur le télescope Gemini South de 8 mètres, a capturé sa première image infrarouge d'une exoplanète: Beta Pictoris b, qui orbite autour de l'étoile Beta Pictoris, la deuxième étoile la plus brillante de la constellation sud de Pictor. La planète est assez évidente dans l'image ci-dessus comme un amas lumineux de pixels juste en bas à droite de l'étoile au milieu (qui est physiquement recouvert par un petit disque opaque pour bloquer les reflets.) Mais ce groupe de pixels est vraiment éloigné planète à 63 années-lumière de là et plusieurs fois plus massive - et 60% plus grande - que Jupiter!
Et ce n'est qu'un début.
Alors que de nombreuses exoplanètes ont été découvertes et confirmées au cours des deux dernières décennies à l'aide de diverses techniques, très peu ont en fait été directement imagées. Il est extrêmement difficile de résoudre la faible lueur de la lumière réfléchie d'une planète à partir de l'éclat brillant de son étoile - mais GPI a été conçu pour cela.
"La plupart des planètes que nous connaissons à ce jour ne sont connues que grâce à des méthodes indirectes qui nous disent qu'une planète est là, un peu sur son orbite et sa masse, mais pas grand-chose d'autre", a déclaré Bruce Macintosh du Lawrence Livermore National Laboratory, qui a dirigé l'équipe qui a construit l'instrument. "Avec GPI, nous imaginons directement les planètes autour des étoiles - c'est un peu comme être capable de disséquer le système et de vraiment plonger dans la composition et les caractéristiques atmosphériques de la planète."
Et GPI ne se contente pas d'imaginer des exoplanètes éloignées de la taille de Jupiter; il les image rapidement.
"Même ces premières images de première lumière sont presque dix fois meilleures que la génération d'instruments précédente", a déclaré Macintosh. "En une minute, nous avons vu des planètes qui nous mettaient une heure à détecter."
Malgré sa grande taille, Beta Pictoris b est une très jeune planète - estimée à moins de 10 millions d'années (l'étoile elle-même n'est que d'environ 12 millions.) Sa présence témoigne de la capacité des grandes planètes à se former rapidement et rapidement autour d'étoiles nouvellement formées.
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"Voir une planète proche d'une étoile après seulement une minute, était un frisson, et nous l'avons vu seulement la première semaine après que l'instrument a été placé sur le télescope!" a ajouté Fredrik Rantakyro, un scientifique du Gémeaux travaillant sur l'instrument. «Imaginez ce qu'il pourra faire une fois que nous aurons modifié et réglé complètement ses performances.»
Une autre des premières images lumineuses de GPI a capturé la lumière diffusée par un anneau de poussière qui entoure la jeune étoile HR4796A, à environ 237 années-lumière de là:
L'image de gauche montre une lumière normale, comprenant à la fois l'anneau de poussière et la lumière résiduelle de l'étoile centrale diffusée par les turbulences dans l'atmosphère terrestre. L'image de droite montre uniquement la lumière polarisée. Les restes de lumière stellaire ne sont pas polarisés et sont donc supprimés. La lumière du bord arrière du disque (à droite de l'étoile) est fortement polarisée car elle se réfléchit vers la Terre, et apparaît donc plus brillante que le bord orienté vers l'avant.
On pense que l'anneau réfléchissant pourrait provenir d'une ceinture d'astéroïdes ou de comètes en orbite autour de HR4796A, et éventuellement façonné (ou "berger", comme les anneaux de Saturne) par des planètes encore inconnues. Les capacités avancées de GPI ont permis d'imager toute la circonférence de l'anneau.
Le succès de GPI dans l'imagerie de systèmes connus auparavant comme Beta Pictoris et HR4796A ne peut qu'indiquer de nombreuses découvertes exoplanètes plus intéressantes à venir.
«Toute la communauté des exoplanètes est ravie que GPI inaugure une toute nouvelle ère de recherche de planète», explique Sara Seager, physicienne et experte en exoplanètes du Massachusetts Institute of Technology. «Chaque technique de détection d'exoplanètes a son apogée. Ce fut d'abord la technique de la vitesse radiale (recherches planétaires au sol qui ont commencé tout le champ). Ensuite, c'était la technique du transit (à savoir Kepler). Maintenant, c'est au tour de la technique de recherche de planète «d'imagerie directe» de faire des vagues. »
Cette année, l'équipe GPI commencera une enquête à grande échelle, en regardant 600 jeunes étoiles pour voir quelles planètes géantes pourraient être en orbite autour d'elles.
«Un jour, il y aura un instrument qui ressemblera beaucoup à GPI, sur un télescope dans l'espace. Et les images et les spectres qui sortiront de cet instrument montreront un petit point bleu qui est une autre Terre. »
- Bruce Macintosh, chef d'équipe GPI
Les observations ci-dessus ont été effectuées en novembre dernier lors d'un "début extrêmement sans problème". Le télescope Gemini South est situé près du sommet du Cerro Pachon au centre du Chili, à une altitude de 2 722 mètres.
Source: communiqué de presse de l'Observatoire des Gémeaux
