Au-dessus d’une planète d’environ deux fois la taille de Jupiter, la conception de cet artiste montre l’étoile autour de laquelle la planète est en orbite et le compagnon binaire de cette étoile au loin. Crédit : Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Des astronomes ont découvert un
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Jupiter-like planet orbiting a nearby star, which is one of a binary pair, by precisely tracing a small, almost imperceptible, wobble in that star’s motion through space. Their work produced the first-ever determination of the complete, 3-dimensional structure of the orbits of a binary pair of stars and a planet orbiting one of them. This achievement can provide valuable new insights into the process of planet formation, the astronomers said. This breakthrough was made using the National Science Foundation’s Very Long Baseline Array (VLBA).
Although more than 5,000 extrasolar planets have been discovered so far, only three have been discovered using a technique called astrometry, which was used to produce this discovery. However, the feat of determining the 3-D architecture of a binary-star system that includes a planet “cannot be achieved with other <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>exoplanet discovery methods,” said Salvador Curiel, of the National Autonomous University of Mexico (UNAM).
“Since most stars are in binary or multiple systems, being able to understand systems such as this one will help us understand planet formation in general,” Curiel said.
In this artist’s conception, a small star (orange) is orbited by a Jupiter-like planet (blue), and by a more-distant companion star (red). Credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
The two stars, which together are called GJ 896AB, are about 20 light-years from Earth. That makes them close neighbors of ours by astronomical standards. They are red dwarf stars, the most common type of star in our <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Milky Way galaxy. The larger one, around which the planet orbits, has about 44 percent of the mass of our Sun, while the smaller one is about 17 percent as massive as the Sun. They are separated by about the distance of <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Neptune from the Sun, and orbit each other once every 229 years.
For their study of GJ 896AB, the astronomers combined data from optical observations of the system made between 1941 and 2017 with data from VLBA observations between 2006 and 2011. They also made new VLBA observations in 2020. The continent-wide VLBA’s supersharp resolution, with its fantastic ability to see fine detail, produced extremely precise measurements of the stars’ positions over time. An extensive analysis of the data performed by the astronomers revealed the stars’ orbital motions as well as their common motion through space.
L’animation de l’artiste illustre les mouvements orbitaux d’une paire d’étoiles binaires et d’une planète en orbite autour de l’une des étoiles. Crédit : Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
L’existence de la planète a été révélée par un tracé détaillé du mouvement de la plus grande étoile qui a montré une légère oscillation. L’effet gravitationnel de la planète sur l’étoile provoque l’oscillation. L’étoile et la planète orbitent entre elles à un endroit appelé le barycentre, qui représente leur centre de masse commun. Lorsque cet emplacement est suffisamment éloigné de l’étoile, le mouvement de l’étoile autour d’elle peut être détectable.
Selon les calculs des astronomes, la planète a environ deux fois la masse de Jupiter et orbite autour de l’étoile tous les 284 jours. Sa distance à l’étoile est légèrement inférieure à
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Vénus[{“attribute=””>Venus‘ distance du Soleil. L’orbite de la planète est inclinée d’environ 148 degrés par rapport aux orbites des deux étoiles.
“Cela signifie que la planète se déplace autour de l’étoile principale dans la direction opposée à celle de l’étoile secondaire autour de l’étoile principale”, a déclaré Gisela Ortiz-León, de l’UNAM et de l’Institut Max Planck de radioastronomie. “C’est la première fois qu’une telle structure dynamique est observée sur une planète associée à un système binaire compact qui s’est vraisemblablement formé dans le même disque protoplanétaire”, a-t-elle ajouté.
« Des études détaillées supplémentaires de ce système et de systèmes similaires peuvent nous aider à obtenir des informations importantes sur la façon dont les planètes se forment dans les systèmes binaires. Il existe des théories alternatives pour le mécanisme de formation, et plus de données peuvent éventuellement indiquer laquelle est la plus probable », a déclaré Joel Sanchez-Bermudez, de l’UNAM. “En particulier, les modèles actuels indiquent qu’il est très peu probable qu’une si grande planète accompagne une si petite étoile, alors peut-être que ces modèles doivent être ajustés”, a-t-il ajouté.
La technique astrométrique sera un outil précieux pour caractériser davantage de systèmes planétaires, ont déclaré les astronomes. “Nous pouvons faire beaucoup plus de travail comme celui-ci avec le plan VLA de nouvelle génération (ngVLA)», a déclaré Amy Mioduszewski, de l’Observatoire national de radioastronomie. “Avec lui, nous pourrons peut-être trouver des planètes aussi petites que la Terre.”
Les astronomes ont rapporté leurs découvertes dans le numéro du 1er septembre du Journal astronomique.
Référence : “3D Orbital Architecture of a Dwarf Binary System and Its Planetary Companion” par Salvador Curiel, Gisela N. Ortiz-León, Amy J. Mioduszewski et Joel Sanchez-Bermudez, 1er septembre 2022, Journal astronomique.
DOI : 10.3847/1538-3881/ac7c66
L’Observatoire national de radioastronomie est une installation de la National Science Foundation, exploitée en vertu d’un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
