James-Webb observe la naissance de planètes lointaines avec une précision inédite

Les planètes naissent dans des disques de gaz et de poussière tourbillonnant autour d’étoiles naissantes. En dirigeant son regard vers l’étoile PDS 70, le télescope spatial James-Webb a permis d’observer, avec un niveau de détail sans précédent, la formation de jeunes planètes. Cette étoile abrite deux planètes en formation qui figurent parmi les rares exoplanètes directement observées par l’humanité. Grâce à une nouvelle méthode innovante, les scientifiques révèlent des détails supplémentaires sur ce système, dont des indices de l’éventuelle présence d’une troisième planète encore inconnue.

Une étoile et ses planètes en pleine croissance

PDS 70 est une étoile naine orange située à environ 370 années-lumière de nous. Son disque protoplanétaire contient deux jeunes exoplanètes en formation, PDS 70b et PDS 70c, parmi les rares exoplanètes qui ont pu être directement imagées par les astronomes. Les observations précédentes de ce système avaient déjà permis de détecter ces deux planètes. En 2018, le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral avait réussi à imager directement PDS 70b grâce à l’instrument SPHERE. 

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Aujourd’hui, James-Webb pousse ces observations encore plus loin grâce à son imageur dans le proche infrarouge et à son spectrographe sans fente (NIRISS), qui utilise une technique appelée interférométrie à masque d’ouverture (AMI). Cette technique emploie un masque percé de minuscules trous installé sur le miroir primaire du télescope. Elle permet d’augmenter significativement la résolution des images, comme si le télescope lui-même devenait plus grand.

L’étude, publiée dans The Astronomical Journal sous le titre « The James Webb Interferometer : Spatial Interferometric Detections of PDS 70 b and c at 4.8 µm », est dirigée par Dori Blakely, doctorante en physique et en astronomie à l’université de Victoria, au Canada. Selon les chercheurs, ces nouvelles données renforcent l’idée que PDS 70b et PDS 70c sont encore en cours de formation, car une quantité importante de matière les entoure. 

De nouvelles découvertes grâce aux grandes longueurs d’onde

Jusqu’à présent, les observations de PDS 70 avaient été effectuées à de courtes longueurs d’onde, mieux adaptées aux modèles d’étoiles de faible masse ou de naines brunes. Mais James-Webb a permis de sonder le système à des longueurs d’onde plus grandes que jamais, recueillant davantage de lumière et révélant des détails impossibles à détecter auparavant.

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Les nouvelles données suggèrent qu’un matériau chaud entoure les deux planètes, probablement issu d’un disque circumplanétaire en train de se former. Selon les auteurs de l’étude, les mesures photométriques fournissent des preuves d’émissions provenant de disques circumplanétaires, en accord avec les modèles existants et les précédentes observations. 

Ces résultats montrent également que l’étoile PDS 70 et ses planètes se disputent les ressources du disque protoplanétaire pour poursuivre leur croissance. L’étoile, une T Tauri encore jeune (5,4 millions d’années), continue d’accréter activement de la matière. Elle n’atteindra pas la séquence principale avant plusieurs dizaines de millions d’années.

Une troisième planète en vue ?

Outre ces observations spectaculaires, les scientifiques ont détecté des signes qui pourraient indiquer la présence d’une troisième planète, potentiellement nommée PDS 70d. En 2024, un article avait déjà proposé son existence, mais les chercheurs restaient prudents, suggérant qu’il pouvait aussi s’agir d’un amas de poussière ou d’une spirale intérieure de matière.

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Bien que cette récente étude n’ait pas directement confirmé la planète, elle a permis de préciser certaines propriétés de l’objet observé. Si cette troisième planète est bien réelle, elle possède probablement une composition atmosphérique différente de PDS 70b et PDS 70c. Les chercheurs restent prudents et estiment que des observations complémentaires seront nécessaires pour déterminer s’il s’agit effectivement d’une exoplanète ou simplement d’une structure de poussière et de gaz.

Cette découverte est une véritable fenêtre ouverte sur la formation des systèmes planétaires. Doug Johnstone, co-auteur de l’étude et chercheur au Centre Herzberg de recherche en astronomie et astrophysique, a déclaré : « C’est une opportunité incroyable d’assister en direct à la formation de planètes. Cela nous aide à répondre à de nombreuses questions sur l’évolution des systèmes planétaires. C’est comme regarder un Système solaire se construire sous nos yeux. »

Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.

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