Une technique computationnelle a permis d’extraire le signal de l’exoplanète 51 Eridani b dans des archives vieilles de deux ans du télescope spatial James Webb, selon une étude publiée le 4 novembre dans la revue Nature.
Les astres brillent avec une telle intensité que leur éclat submerge la lueur des mondes en orbite. Même les observatoires spatiaux luttent pour isoler ces signaux faibles, les exoplanètes étant environ un million de fois moins lumineuses que leur étoile hôte, selon l’Université Northwestern.
L’étude a bénéficié du soutien du Space Telescope Science Institute (sous le numéro d’attribution JWST-AR-07942), de la Sloan Foundation (sous le numéro FG-2025-24976) ainsi que de la National Science Foundation (sous le numéro PHY-2525568).
Pour mener ces travaux, l’équipe a testé la méthode sur des données d’archives de l’instrument NIRCam du télescope James Webb concernant trois étoiles : HIP 65426, 51 Eridani, et TYC 5899, cette dernière étant une étoile sans planète connue.
Les chercheurs rappellent que la recherche de mondes similaires à la Terre pourrait dépendre de méthodes améliorées pour lire les images des télescopes.
En tenant compte des imperfections infimes du télescope, l’approche a permis d’accroître la sensibilité aux planètes faibles dans une fourchette allant de 2 à 15 fois, permettant ainsi de retrouver une planète géante dissimulée dans des observations vieilles de deux ans.
L’étude a été publiée dans la revue Nature par des chercheurs de l’Université Northwestern sous la direction de Rodrigo Ferrer-Chavez.
Le jumeau numérique simule l’optique
L’équipe de recherche a développé une méthode baptisée FLIP pour simuler le comportement de la caméra infrarouge proche NIRCam.
Ce modèle reproduit l’optique et les imperfections du télescope pour soustraire l’éblouissement stellaire résiduel.
Selon Katie Bouman, chercheuse au California Institute of Technology, What’s exciting is that we’re showing how computation can help overcome limitations of the telescope itself, tout en soulignant que combining a physical model of the instrument with optimization techniques from machine learning has made it possible to remove starlight much more precisely, making it easier to detect faint exoplanets.
En employant des techniques informatiques comparables à celles utilisées pour entraîner des modèles d’intelligence artificielle, l’équipe a ajusté des millions de paramètres dans le jumeau numérique afin de prendre en compte les petits défauts de l’instrument, englobant de subtils déplacements de position et des distorsions optiques.
Plutôt que d’employer l’intelligence artificielle pour identifier des planètes, les chercheurs ont associé leur compréhension de la physique du télescope à des outils d’optimisation puissants.
La sensibilité multipliée dans les archives
Lors des tests sur des observations existantes, la technique a amélioré la sensibilité de détection de deux à quinze fois par rapport aux méthodes classiques.
Sur la cible HIP 65426 b, le signal est ressorti 1,6 fois plus fort qu’avec le traitement standard KLIP.
Pour 51 Eridani b, une géante gazeuse découverte en 2015 depuis le sol, le logiciel a révélé une image inédite à la longueur d’onde de 4,3 micromètres. Le système se trouve à environ 97 années-lumière de la Terre.
La planète a été découverte à l’aide du Gemini Planet Imager, un instrument au sol, et annoncée en 2015.
L’objet orbite autour de l’étoile 51 Eridani à environ 97 années-lumière de la Terre dans la constellation de l’Éridan, et son atmosphère contient du dioxyde de carbone.
Le système a environ 20 millions d’années, donc la planète brille encore de la chaleur résiduelle de sa formation.
En appliquant leur méthode aux observations existantes de James Webb, les chercheurs ont relevé la sensibilité du télescope jusqu’à 15 fois.
L’effacement de l’éblouissement a permis de mettre au jour une exoplanète géante sur un cliché où le traitement classique ne permettait rien de voir.
Cette avancée pourrait permettre aux astronomes de découvrir des planètes plus petites, plus froides et plus sombres sans modifier les instruments eux-mêmes.
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