La vitesse de rotation de beta Pictoris b

Catégorie: Exoplanètes

Détecter une exoplanète est une chose, l’observer en est une autre! Seule une poignée de planètes extrasolaires ont été photographiées, ce sont généralement des planètes assez jeunes pour rayonner des infrarouges et suffisamment éloignées de leur soleil pour que ces derniers n’éblouissent pas les capteurs. Ces planètes sont les seules que l’on peut étudier de la même façon que l’on étudie les planètes du système solaire, c’est à dire en analysant la lumière qui nous parvient directement d’elles, sans pollution due à l’étoile.

Image composite de deux positions de beta Pictoris b et du disque de débris entourant l’étoile qui est masquée. Crédit: ESO/A.-M. Lagrange

Beta Pictoris b est l’une des planètes les plus intéressantes que l’on puisse observer. Elle orbite une étoile relativement proche et elle est plus légère et plus froide que ses cousines.  Elle reste néanmoins plus massive et plus étendue que Jupiter. Une équipe néerlandaise a étudié le déplacement d’une raie d’émission du monoxyde de carbone dans le spectre infrarouge de la planète dans l’espoir de mesurer sa vitesse orbitale. Le monoxyde de carbone étant absent de l’atmosphère des étoiles, c’est bien la lumière de la planète qui a été étudiée.

Vue d’artiste de beta Pictoris b. Crédit: ESO L. Calçada/N. Risinger.

Les astronomes ont remarqué que la raie étudiée était décalée vers le bleu, ce qui veut dire que la planète se déplace vers nous et que ce mouvement induit un effet Doppler à la lumière émise par le monoxyde de carbone atmosphérique. Ce décalage vers le bleu de celui de l’étoile seule, la planète est donc également en déplacement par rapport à l’étoile avec une vitesse projetée de 15 km/sec, en accord avec les modèles d’une orbite circulaire autour de beta Pictoris.

La raie spectrale du monoxyde de carbone est également étalée vers le rouge et le bleu, indiquant qu’une partie du gaz se dirige vers nous tandis qu’une autre partie s’éloigne de nous. Cet épaississement est la signature de la rotation de la planète sur elle même à une vitesse de 25km/sec, soit plus du double de la vitesse de rotation de Jupiter, la plus rapide des planètes du système solaire.

La vitesse de rotation d’une planète n’est pas le fruit du hazard. Comparaison entre beta Pictoris b et les planètes du système solaire. Crédit: ESO/I. Snellen (Leiden University)

Une telle vitesse de rotation peut sembler élevée, mais elle est normale puisqu’elle est corrélée à la masse de la planète. Plus une planète est massive, plus elle tourne vite, et beta Pictoris est plus massive qu’aucune planète du système solaire. Beta Pictoris b est très jeune, elle a été accélérée par le gaz qu’elle a engloutie pendant sa formation. De plus, elle est encore chaude et étendue, avec le temps elle deviendra plus compacte et sa vitesse de rotation augmentera jusqu’à environ 50 km/sec.

La mesure a été réalisée à l’aide du VTL (Very Large Telescope) de l’ESO au Chili. C’est le spectrographe infrarouge à haute résolution CRIRES (CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph) qui a été utilisé pour décomposer la lumière de beta Pictoris. Le même instrument avait mesuré en 2010 la vitesse orbitale et la vitesse des « super-tempêtes » de HD 209458 b « Osiris ».

Références:

  1. Communiqué de presse de l’ESO (français)
  2. The fast spin-rotation of a young extra-solar planet (Ignas A. G. Snellen et al. 2014)

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