Les grandes exoplanètes sont plus facilement détectées que les petites. C'est axiomatique. Alors que les grandes planètes bloquent plus de lumière des étoiles pendant les transits, les petites planètes bloquent beaucoup moins, les laissant se cacher dans l'éblouissement écrasant de leurs étoiles. Pour aider à détecter les exoplanètes de masse sub-jupiter, les astronomes recherchent l'effet que ces planètes peuvent avoir sur leur environnement.
Dans les jeunes systèmes solaires, les règles du chaos. Les collisions sont la norme, et d'innombrables collisions entre les planétésimaux sur des millions d'années créent des disques de débris autour des jeunes stars. Ces disques peuvent avoir des bras en spirale, des touffes et d'autres caractéristiques morphologiques qui peuvent être façonnées par la présence de planètes.
Dans des recherches récentes, les astronomes ont examiné le disque autour d'une jeune star nommée TWA 7 et ont trouvé des indices pointant vers une exoplanet de masse sub-jupiter existant dans un endroit particulier. En utilisant ces indices, ils ont pu localiser la planète et l'imaginer directement.
La recherche est intitulée «Exploration de suivi du système Planet-Disk TWA 7 avec JWST NIRCCAC» et publié dans le Lettres de journal astrophysique. L'auteur principal est Katie Crotts du Space Telescope Science Institute.
« Le Young M Star Twa 7 héberge un disque de débris brillant et presque face à face, qui a été imaginé de l'optique au submillimétrique », écrivent les chercheurs. « Le disque affiche plusieurs sous-structures complexes telles que trois composants de disque, un gros touffe de poussière et des bras en spirale, suggérant la présence de planètes pour sculpter activement ces caractéristiques. »
TWA 7 est une étoile à faible masse à environ 110 années-lumière. Il a été observé plusieurs fois, et lorsque le télescope spatial Spitzer l'a observé dans l'infrarouge, il semblait inhabituellement brillant. Cela indique que la petite étoile est entourée d'un disque de débris chaud. Les observations ultérieures avec d'autres télescopes, y compris Hubble, ont trouvé le disque et les anneaux identifiés et un bras en spirale faible.
Au cours de l'été 2024, les astronomes ont utilisé le JWST pour image TWA 7 plus en détail. Le JWST a trouvé une trempette à luminosité, ce qui indique un manque de poussière chaude. C'était un indice fort de la présence d'une planète. S'il était là, il était situé dans une partie de basse densité du disque de débris près de l'étoile.
Bien que prometteurs, les astronomes ne pouvaient pas exclure une galaxie d'arrière-plan comme source. Les galaxies d'arrière-plan apparaissent souvent dans les images astronomiques et peuvent confondre les résultats. Afin de déterminer s'il s'agissait en effet d'une planète, le JWST a observé à nouveau l'étoile et son disque quelques semaines plus tard.
« C6 est le plus prometteur des candidats, car il est situé à la même position qu'un compagnon de planète potentiel détecté avec Miri », écrivent les auteurs. « De plus, ce compagnon est au même endroit où une planète sous-jupiter-masse devrait résider en fonction de la morphologie de l'anneau 2. » Ils soulignent également que le montant que le candidat s'est déplacé entre les observations est cohérent avec l'orbite typique d'une planète Saturne-masse.
La nouvelle exoplanet a cependant besoin d'une confirmation d'observation. « Bien que les observations de suivi soient nécessaires pour confirmer le mouvement approprié du candidat et pour une caractérisation plus approfondie, nos données Nircam soutiennent fortement l'interprétation de C6 en tant que planète Saturne-masse, ce qui en fait la planète de masse la plus basse directement imagée à ce jour », écrivent les auteurs.
Cette histoire de détective astronomique est similaire à une autre impliquant la star bêta pictoris. Les observations de ses structures de disque et d'anneau ont également donné des indices sur la présence de deux exoplanètes. Sur la base de ces observations, les observations ultérieures ont confirmé la présence d'une paire d'exoplanètes.
Ensemble, TWA 7 et Beta Pictoris montrent comment les emplacements des exoplanet peuvent être déterminés en trouvant et en interprétant des indices indirects sur leur présence.
« Ces résultats aident à confirmer davantage le lien entre les planètes et leurs disques de débris et faire de TWA 7 le système parfait pour étudier les interactions planète-disque et l'évolution des exoplanet », concluent les auteurs.
