Le télescope James-Webb rend visible une exoplanète cachée avec une technique qui pourrait en dévoiler beaucoup d'autres !

Les découvertes concernant les exoplanètes depuis presque 30 ans ont parfois un parfum de science-fiction, en particulier avec les étoiles d'Alpha et de Proxima du Centaure ou encore celle de l'étoile de Barnard ! Ces découvertes ont été faites essentiellement avec deux méthodes de détection indirectes de ces exoplanètes. Mais, quelquefois, on a fait mieux qu'avec les techniques des transits planétaires et des vitesses radiales, c'est-à-dire qu'on a obtenu des images directes de ces exoplanètes et même parfois de leurs mouvements !

Il serait évidemment bien plus passionnant et extraordinaire d'avoir des images de la surface des exoplanètes, mais quelques pixels lumineux sont déjà fascinants. Or, justement, une équipe d'astrophysiciens de l'Université Northwestern, aux États-Unis, vient de mettre au point une méthode informatique permettant d'améliorer considérablement la capacité du télescope spatial James-Webb (JWST) à détecter des exoplanètes par imagerie directe.

Les méthodes de détection des exoplanètes se sont largement diversifiées depuis les années 1990. Elles peuvent se classer en deux grandes catégories : les méthodes directes et les méthodes indirectes. Les trois méthodes principales sont la méthode directe d’imagerie, la méthode indirecte du transit et la méthode indirecte de la vitesse radiale. © CEA Recherche

Une imagerie inspirée par l'étude des éclipses solaires

Il s'agit d'un perfectionnement des méthodes déjà employées et qui, à l'image de la coronographie utilisée depuis presque un siècle pour observer la couronne de notre étoile lors des spectaculaires éclipses solaires, consiste à soustraire en grande partie le rayonnement d'une étoile noyant celui bien plus faible d'une exoplanète.

Cela reste tout de même difficile car même les coronographes, ces instruments conçus pour masquer la lumière stellaire, ne parviennent pas à supprimer complètement cet éblouissement. On en prend la mesure quand on sait qu'une exoplanète, surtout si l'on veut observer des exemples de petites tailles, peut être jusqu'à un million de fois moins lumineuse que son étoile hôte.

La première image directe de James-Webb d’une exoplanète dépasse toutes les attentes !

L’exoplanète HIP 65426 b était au programme d'imagerie directe du James-Webb depuis un moment déjà car on avait déjà réussi une prouesse similaire sur Terre avec l’instrument Sphere équipant le VLT de l’Eso. Les images de cette super-Jupiter qui viennent d’être révélées sont bien meilleures que prévu et c’est de bon augure pour le futur du JWST en ce qui concerne l’imagerie des exoplanètes.... Lire la suite

La nouvelle technique présentée dans un article, publié par la célèbre revue Nature, donne tout de même des résultats impressionnants, car en réanalysant des observations déjà réalisées par le James-Webb avec son coronographe, les chercheurs ont amélioré d'un facteur 2 à 15 la sensibilité de détection des exoplanètes.

Les étoiles brillent avec une intensité telle que leur éclat submerge la faible lueur des planètes situées à proximité. Une équipe d’astrophysiciens, dirigée par l’université Northwestern, a mis au point une nouvelle technique informatique capable de neutraliser cet éclat, révélant ainsi des planètes jusque-là invisibles. Cette visualisation illustre la méthode de traitement d’image, baptisée FLIP, qui consiste à soustraire la lumière stellaire d’une observation – réalisée par le télescope spatial James-Webb (JWST) – de l’étoile 51 Eridani A (51 Eri), via le filtre F430M. Le processus de soustraction progresse au fil des itérations (indiquées en bas à gauche), finissant par révéler la faible planète 51 Eri b à l’emplacement attendu. © Rodrigo Ferrer-Chavez

51 Eridani b, une exoplanète que l'on peut imager directement

Cela leur a permis notamment de révéler des images de 51 Eridani b, une planète géante déjà découverte depuis le sol par imagerie directe, en 2015. Plusieurs fois plus massive que Jupiter, elle se trouve à environ 96 à 100 années-lumière du Système solaire et est située dans la constellation de l'Éridan.

L'exoplanète 51 Eridani b, une jeune Jupiter, observée en direct

Grâce au nouveau spectrographe GPI du télescope Gemini-South, des astronomes ont obtenu la meilleure image directe d’une exoplanète deux fois plus massive que Jupiter orbitant autour d'une étoile âgée de seulement 20 millions d’années. C’est parce qu’elle est très jeune et encore en cours de refroidissement que le défi a pu être relevé. Quelque 600 jeunes étoiles similaires dans notre voisinage seront ainsi sondées dans l'infrarouge au cours des prochains mois. Distante de 100 années-lumière, 51 Eridani b arbore les traits de Jupiter dans sa jeunesse.... Lire la suite

Elle était jusqu'alors indétectable dans certaines observations infrarouges du JWST traitées par les méthodes conventionnelles. Mais, finalement, cette difficulté a été surmontée par les astronomes Rodrigo Ferrer-Chavez et Jason Wang, qui ont développé une nouvelle technique baptisée FLIP, pour Physics-based Learning for Imaging Planets.

Observation de l'étoile 51 Eridani A (51 Eri) par l'instrument NIRCam du JWST, réalisée avec le filtre F430M ; la méthode classique FLIP (Soummer et al. 2012) a été utilisée pour soustraire l'éclat de l'étoile. Cette méthode n'a pas permis de détecter la planète 51 Eri b lors de l'analyse initiale (Balmer et al. 2025) ; sa position théorique est indiquée par un cercle en pointillés. Au centre : la même observation, traitée cette fois avec la nouvelle méthode FLIP (Ferrer-Chavez et al. 2026) pour soustraire l'éclat de l'étoile. Les astrophysiciens ont ainsi obtenu une détection significative (> 5 sigmas) de 51 Eri b. À droite : image simulée de 51 Eri b, montrant que la planète est bien détectée à l'emplacement prévu et que son signal présente la morphologie attendue. La position de l'étoile 51 Eri est indiquée par un symbole en forme d'étoile. © Rodrigo Ferrer-Chavez

Un outil pour la découverte d'exoterres cachées

Attention, contrairement à ce que l'on pourrait croire, ce n'est pas une technique avec de l'IA sur un ordinateur. Non, car bien que FLIP utilise des outils mathématiques et informatiques similaires à ceux employés pour entraîner des modèles d'intelligence artificielle, elle repose directement sur l'exploitation des lois physiques de l'optique.

Selon le communiqué de l'Université Northwestern au sujet de cette découverte, elle va permettre non seulement de réexaminer les archives de James-Webb pour y découvrir d'autres planètes passées inaperçues, mais aussi de mieux caractériser leurs atmosphères à la recherche de biosignatures, bien que celles-ci soient encore ambigües à définir et à trouver à ce jour. FLIP pave aussi la voie à des instruments capables de rechercher de véritables analogues de la Terre.

Avec de la chance...

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