Pour la première fois depuis son lancement en 2021, le télescope spatial James-Webb a permis la découverte d'une nouvelle exoplanète, dont on soupçonnait l'existence. Baptisée TWA 7b, elle se situe dans un disque de débris et de poussières entourant une étoile jeune, offrant des indices sur les processus de formation planétaire. Cette planète est la plus légère jamais observée par imagerie directe. C'est une étape importante vers l'imagerie de planètes de moins en moins massives, plus semblables à la Terre.

Comme le souligne Anne-Marie Lagrange, responsable de l'équipe scientifique en charge de cette découverte, cette exoplanète est la plus légère jamais détectée par imagerie directe, ce qui ouvre la voie à l'étude de planètes de plus en plus légères, et potentiellement, de planètes similaires à la Terre. Cela constitue une avancée dans la recherche d'exoplanètes habitables.

Un instrument français au cœur de cette découverte

Cette découverte, on la doit au coronographe français installé sur l'instrument Miri, à bord du télescope spatial James-Webb. Cette technologie permet de masquer la lumière de l'étoile, rendant les exoplanètes plus visibles. Comme l''explique Anne-Marie Lagrange, les structures annulaires vues dans le disque de débris étaient suspectées d'être le résultat d'interactions gravitationnelles. La découverte d'une source au cœur de l'un de ces anneaux a permis de conclure à la présence d'une exoplanète.

Cette découverte ne se limite pas à un simple ajout à la liste des exoplanètes. Elle illustre le potentiel du JWST de détecter des planètes de plus en plus petites, ce qui fait avancer le champ de la recherche exoplanétaire vers la découverte de mondes potentiellement habitables. Elle a des implications majeures pour la compréhension des systèmes planétaires en général et enrichit aussi les données sur les conditions qui pourraient mener à la formation de planètes semblables à la Terre.

La parole à Anne-Marie Lagrange, directrice de recherche CNRS au LIRA, Observatoire de Paris-PSL et chercheur associé à l'Institut de planétologie et d'astrophysiqueastrophysique de Grenoble.

Futura : Qu’est-ce qui vous a initialement motivé à explorer ce système en particulier, et à chercher TWA 7b ?

Anne-Marie Lagrange : Dans notre équipe, nous avons une longue tradition de recherche de planètes en imagerie. Notre projet ERC COBREX est en grande partie dédié à la recherche et la caractérisation d'exoplanètes géantes en imagerie.

La présence de gapsgaps dans les disques de débris a depuis longtemps été attribuée à des planètes, mais aucune n'avait été vue jusqu'à présent. On a voulu tirer parti de la très grande sensibilité de JWST pour détecter ces planètes. On a choisi les disques avec des gaps, et vus par le pôle, c'est-à-dire par le dessus, mieux adaptés pour voir les planètes dans les disques. Parmi ceux-ci, on a sélectionné ceux pour lesquels on avait le plus de chances d'imager une exoplanète. TWA7 était la meilleure cible.

Anne-Marie Lagrange : Comme tous les coronographes, ils bloquent la lumière de l'étoile située sur l'axe optique de l'instrument et laissent passer ce qui est autour.

Futura : Quelles sont les propriétés physiques et atmosphériques que vous avez pu déduire ou détecter concernant TWA 7b ?

Anne-Marie Lagrange : Pour le moment, sa massemasse (environ 0.3 MJ), sa température (environ 320 K), des indications de métallicitémétallicité élevée. Il nous faut d'autres observations pour étudier son atmosphèreatmosphère. Sa masse est comparable à celle de SaturneSaturne, soit environ 30 % de celle de JupiterJupiter, la plus massive des planètes du Système solaireSystème solaire.

Anne-Marie Lagrange : Elle illustre déjà les théories de formation et d'évolution précoce (planète jeune) de gaps par les planètes. Elle va permettre d'étudier les interactions disques-planètes d'une manière unique. Elle donne pour la première fois accès à une planète en imagerie de masse inférieure à celle de Jupiter. Couplée à de la spectroscopie, on connaîtra son atmosphère. Éventuellement, on verra si elle comporte un disque circumplanétaire.

Anne-Marie Lagrange : En matièrematière de masse, elle est dix fois inférieure à la masse de la plus légère planète jamais imagée. Elle est froide aussi ~300K. Température proche de celle d'epsilon Indi b, planète détectée en vitessevitesse radiale et imagée par JWST l'an dernier, mais epsilon Indi a une masse beaucoup plus élevée (6 MJup), car elle est plus vieille.

Futura : Quelles sont les perspectives de découverte d’exoplanètes de type terrestre, et quels types de techniques ou d'instruments sont nécessaires pour y parvenir ?

Anne-Marie Lagrange : Sur les données présentes, on serait capable de détecter des planètes de 30 fois la masse de la Terre. Pour détecter des exoTerresexoTerres, il faudra attendre la mise en service du télescope géant ELT de l'ESOESO (Chili) et le futur télescope spatial Habitable Worlds Observatory.

Futura : Avez-vous d'autres projets de recherche en cours qui envisagent d'utiliser le JWST pour découvrir d'autres exoplanètes ?

Anne-Marie Lagrange : Oui, plusieurs, autour d'autres étoiles à disques et autour d'autres types d'étoiles.

Futura : Pensez-vous que le JWST change la façon dont nous étudions la formation des planètes et les systèmes stellaires, et si oui, comment ?

Anne-Marie Lagrange : Oui, car il permet de détecter des objets jusque-là non détectables (voir plus haut).