β Pictoris d, la planète cachée dans onze ans d’archives

Une planète géante tournait depuis des années dans les archives des astronomes sans avoir été reconnue. β Pictoris d vient d’être confirmée autour d’une jeune étoile située à 63 années-lumière, dans une étude internationale cosignée par Anthony Boccaletti et Anne-Marie Lagrange, chercheurs au Laboratoire d’instrumentation et de recherche en astrophysique de l’Observatoire de Paris-PSL.

La difficulté tient moins à la distance qu’à l’éblouissement. Photographier directement une exoplanète suppose de distinguer sa faible lumière dans le halo de son étoile, parmi les turbulences atmosphériques et les imperfections des instruments. β Pictoris d est cent fois moins lumineuse que β Pictoris b, déjà connue dans le même système. Par sa luminosité intrinsèque, elle devient l’exoplanète la moins lumineuse jamais imagée depuis le sol. Sa masse est estimée à environ 2,4 fois celle de Jupiter.

Le premier signal net apparaît le 3 décembre 2025 dans des images prises par ERIS, un instrument du Very Large Telescope européen au Chili. L’équipe observait alors β Pictoris b. Après avoir remarqué un second point, elle a repris les archives du VLT et du télescope spatial James Webb. La planète figurait sur six séries d’images couvrant onze ans, de décembre 2014 à décembre 2025. Son déplacement permet d’écarter une étoile lointaine située par hasard à l’arrière-plan et de confirmer qu’elle gravite autour de β Pictoris.

L’étude est menée par Ben Sutlieff, de l’université d’Édimbourg, et Markus Bonse, de l’Observatoire européen austral. Anthony Boccaletti et Anne-Marie Lagrange y participent comme coauteurs, en apportant leur expertise scientifique et en contribuant à la préparation du manuscrit. L’analyse s’appuie aussi sur d’anciennes observations de SPHERE, déjà exploitées dans des travaux menés par Anne-Marie Lagrange sur ce système.

Une autre équipe a identifié indépendamment β Pictoris d dans des observations de James Webb. Au lieu de s’appuyer principalement sur une image, elle a recherché dans son spectre lumineux les signatures du méthane, du monoxyde de carbone et de la vapeur d’eau, ainsi que le mouvement propre de la planète. Les deux approches ont ainsi reconnu indépendamment le même monde, dans deux articles de The Astrophysical Journal Letters.

Détecter un objet aussi faible élargit le terrain de l’imagerie directe, qui repère surtout des planètes jeunes, chaudes et très massives. β Pictoris d offre aussi aux astronomes trois mondes formés autour de la même étoile, utiles pour comparer leurs trajectoires et leur évolution. Sa position probable pourrait notamment expliquer la forme du disque de poussières qui entoure le système.

Quelques semaines après l’observation d’un berceau de planètes en rotation, cette découverte prolonge à l’Observatoire de Paris-PSL des travaux anciens sur β Pictoris et sur l’imagerie à haut contraste. Sur la plus ancienne image utilisée, β Pictoris d était déjà présente. Ce qui manquait encore, c’était de savoir où regarder.