Archives pour avril 2013

L’équipe de chercheurs participe à ces observations au sol en utilisant, depuis 2010, l’instrument SOPHIE, un spectroscope extrêmement précis installé au télescope de 1,93 mètre de l’Observatoire de Haute-Provence et spécialisé notamment dans ce type d’études. SOPHIE lui a déjà permis de détecter et caractériser plus d’une quinzaine de planètes Kepler. L’équipe complète à présent ce programme par des observations menées avec le spectroscope HARPS-N, d’une précision encore supérieure à celle de SOPHIE. Il a été mis en place en 2012 au Télescope italien Galilée.

L’un des objectifs principaux de HARPS-N est d’étudier et de caractériser les candidats Kepler. L’équipe française a pu utiliser ce nouvel instrument grâce à un programme d’échange de nuits d’observation au sein de la communauté européenne. C’est l’utilisation combinée des observations de Kepler et des deux spectroscopes SOPHIE et HARPS-N qui a permis la détection et l’étude de ces deux nouvelles planètes, nommées KOI-200b et KOI-889b.

La planète KOI-200b est un peu plus grosse que Jupiter et un peu moins massive. D’une faible densité, cette géante gazeuse tourne autour de son étoile en un peu plus d’une semaine. La planète KOI-889b a une taille semblable à celle de Jupiter mais une masse dix fois plus grande. Cette planète hyper-massive tourne autour de son étoile en un peu moins de neuf jours.

La majorité des planètes en transit connues ont des périodes orbitales inférieures à cinq jours ; comme la plupart des celles qui ont des périodes plus longues, KOI-200b et KOI-889b ont pu être détectées en partie grâce à des observations spatiales. Ces deux planètes sont sur des orbites particulièrement excentriques. Pendant leur révolution, elles s’approchent puis s’éloignent de leur étoile, provoquant de grandes variations de la température d’équilibre des planètes, de plusieurs centaines de degrés en quelques jours.

En plus d’être l’une des plus massives, KOI-889b est l’une des planètes en transit connues les plus excentriques. Elle pourrait avoir été formée par un mécanisme différent des planètes moins massives. En effet, si certaines de ces planètes géantes et chaudes semblent promises à finir un jour par tomber sur leur étoile, d’autres pourraient atteindre une orbite à l’équilibre plus stable. Ces deux nouvelles planètes peuvent ainsi aider à mieux comprendre les interactions gravitationnelles qui influent sur l’évolution des orbites des planètes proches de leur étoile.

Le taux de formation stellaire dans cette galaxie (baptisée HFLS3) est incroyablement grand. Il y naît l’équivalent de 3000 soleils par an, soit 2000 fois plus que dans notre galaxie, la Voie Lactée. HFLS3 se place donc parmi les galaxies les plus actives de l’Univers alors que celle-ci n’est âgée que de … 900 millions d’années ². Paradoxalement, cette monstrueuse galaxie, qui a déjà atteint la masse de la Voie Lactée, aurait pu passer inaperçue dans les images du projet HerMES ³ car elle n’apparaît que comme une tache rouge et faible. Rouge ou plutôt infrarouge car ses jeunes étoiles sont enveloppées dans une gigantesque nébuleuse de poussières interstellaires qui ne laisse pas passer la lumière visible ; faible à cause de l’énorme distance qui la sépare d’Herschel.

Les estimations de la masse de gaz transformée en étoiles de HFLS3 ont été réalisées grâce au logiciel CIGALE ⁴ spécialement développé pour traiter les données observées par Herschel. Une galaxie isolée transformant en étoiles l’équivalent de 3000 fois la masse du Soleil en un an n’est pas censée être observée aussi tôt dans l’évolution de l’Univers. En fait, cette galaxie représente un phénomène si extrême que l’on pourrait la qualifier de « flambée stellaire maximale » : toute la galaxie produit frénétiquement de nouvelles étoiles à un rythme tel que leur propre radiation risque d’éparpiller la matière de la galaxie elle même.

Selon les chercheurs, les modèles prédisent que quelques galaxies massives se forment très tôt dans les régions les plus denses de l’Univers qui rassemblent très vite beaucoup de gaz et qui deviendront plus tard les amas de galaxies. En revanche, la vitesse à laquelle cette galaxie forme des étoiles est étonnante. Le seul phénomène que l’on connaisse qui puisse déclencher une telle flambée est la fusion de deux galaxies déjà très massives pour cette époque. C’est un phénomène très rare, d’autant plus que les flambées de formation d’étoiles déclenchées par les fusions ne durent que quelques dizaines de millions d’années.

• La galaxie HFLS3 observé par le satellite Herschel

La galaxie « HFLS3 » a été initialement détectée comme un petit point rouge dans les images sub-millimétriques de l’observatoire spatial Herschel de l’ESA (image principale et imagettes colorées à droite). Des observations supplémentaires de l’optique au millimétrique (cadres insérés) avec d’autres télescopes montrent que deux galaxies apparaissent très proches l’une de l’autre. Elles sont toutefois extrêmement lointaines l’une de l’autre (ainsi que de la Terre). Toutefois, celle qui est vu en sub-millimétriques (en bleu dans le cadre inséré) est si distante de nous que nous l’observons telle qu’elle était lorsque l’Univers avait juste 900 millions d’années (13,7 milliards d’années aujourd’hui). Elle formait, alors, 1000 fois plus d’étoiles par an que notre propre galaxie, la Voie Lactée en forme maintenant.

• Images de la région autour de la galaxie HFLS

Ces images montrent la région (30’’ x 30’’ en haut) autour de la galaxie HFLS3 telle qu’elle est observée par différents télescopes à des longueurs d’onde différentes. Un agrandissement sur les 10’’ x 10’’ centrales est réalisé dans la ligne du bas. La galaxie G1B domine l’essentiel de l’émission pour la plupart de ces images.

• La galaxie HFLS3 observée en utilisant la technique de l’optique adaptative

La galaxie HFLS3 à z = 6.34, observée ici en utilisant la technique de l’optique adaptative qui permet de corriger des effets troublants de l’atmosphère terrestre, se trouve à « proximité » d’un autre objet (G1B) bien plus proche à z = 2.09 qui se trouve pourtant à 10 milliards d’années-lumière de la Terre. La distance vraie entre les deux est donc de l’ordre de 9 milliards d’années-lumière. Cette image est l’une des plus précises que l’on ait pu obtenir de HFLS3 et elle montre que cette dernière est probablement composée de plusieurs éléments distincts. La tache noire dans le cadran en bas et à gauche indique la résolution de l’image.