La mesure directe de la lumière émise par les exoplanètes géantes jeunes permet d’accéder à la composition de leur atmosphère et d’étudier leur mode de formation. En plus de la composition, la spectroscopie à haute résolution spectrale donne accès à des paramètres comme la vitesse orbitale ou la vitesse à laquelle les planètes tournent sur elles-mêmes, qui sont aussi des paramètres liés à l’historique de formation. Cette étude s’intéresse à la jeune exoplanète AF Lep b qui est un analogue de Jupiter dans notre Système Solaire, avec une masse environ trois fois plus importante que cette dernière et orbitant à une distance deux fois plus grande. 

De nouvelles mesures effectuées avec l’instrument HiRISE permettent de déterminer que la planète tourne sur elle-même à une vitesse d’environ 12 km/s ce qui, compte-tenu de son diamètre 30% plus important que celui de Jupiter, permet d’estimer qu’elle tourne sur elle-même en un peu moins de onze heures. Ce résultat confirme l’analogie avec Jupiter qui tourne sur elle-même en 10 heures environ. Les scientifiques ont également mesuré la vitesse de la planète sur son orbite, permettant ainsi de contraindre très précisément son orbite (Figure 1) et de déterminer quel côté de la planète fait face à l’observateur (Figure 2).

Figure 1 : Prédiction de vitesse orbitale de l’exoplanète AF Lep b sans (gauche) et avec (droite) la mesure de l’instrument HiRISE. La nouvelle mesure permet de contraindre précisément l’orbite et d’éliminer des familles entières de solutions.
Figure 1 : Prédiction de vitesse orbitale de l’exoplanète AF Lep b sans (gauche) et avec (droite) la mesure de l’instrument HiRISE. La nouvelle mesure permet de contraindre précisément l’orbite et d’éliminer des familles entières de solutions. Crédit : Allan Denis
Figure 2 : Détermination complète de l’orbite de AF Lep b dans le plan du ciel. En plus de contraindre les paramètres orbitaux, les mesures HiRISE permettent de déterminer quel côté (jour ou nuit) fait face à l’observateur à n’importe quel pointde l’orbite.
Figure 2 : Détermination complète de l’orbite de AF Lep b dans le plan du ciel. En plus de contraindre les paramètres orbitaux, les mesures HiRISE permettent de déterminer quel côté (jour ou nuit) fait face à l’observateur à n’importe quel pointde l’orbite. Crédit : Allan Denis

Ce résultat unique a été permis par HiRISE, un instrument novateur conçu et réalisé par le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille pour le Very Large Telescope (VLT) au Chili. Grâce à HiRISE, la caractérisation directe d’exoplanètes entre dans une nouvelle ère en permettant de faire de la spectroscopie à une résolution spectrale 1 000 fois supérieure à ce que permettaient les instruments imageurs d’exoplanètes existants.

AF Lep b n’est que la première cible du relevé HiRISE commencé en 2023. D’ici quelques années, toutes les planètes géantes connues en imagerie auront été observées avec HiRISE, ce qui permettra de tester de manière statistique les liens entre composition, vitesse de rotation et mode de formation.