Labo lyonnais impliqué – James Webb découvre sa première exoplanèt Dans l’agglomération lyonnaise, ces travaux impliquent le Centre de recherche astrophysique de Lyon (CRAL, CNRS / ENS de Lyon / Univ.Lyon1).

51 Pegasi b , la première exoplanète, corps en orbite autour d’une étoile a été découverte en 1995 par des astronomes de l’Université de Genève Michel Mayor et Didier Queloz. Depuis plusieurs milliers de ces planètes ont été découvertes.  La recherche d’exoplanètes est un objectif majeur de l’astronomie car elles permettent de comprendre comment se forment les systèmes planétaires.

Pour la première fois depuis son lancement en 2021, le télescope spatial James Webb a permis la découverte d’une nouvelle exoplanète dans un disque de débris et de poussières entourant une étoile jeune.  Cette planète est la plus légère jamais observée par imagerie directe. C’est une étape importante vers l’imagerie de planètes de moins en moins massives, plus semblables à la Terre.

Le James Webb Space Telescope (JWST) a permis de caractériser plusieurs exoplanètes depuis sa mise en service en 2022. Grâce aux travaux  dirigés par une chercheuse CNRS de l’Observatoire de Paris-Pierre-Simon Laplace,  associée à l’Université Grenoble Alpes, le téléscope spatial vient de réaliser l’image directe d’une exoplanète inconnue jusqu’alors. Cette découverte publiée le 25 juin 2025 dans la revue Nature a été permise par un coronographe de fabrication française installé sur l’instrument MIRI du JWST.

Une détection directe

Plusieurs milliers  d’exoplanètes ont été détectées de manière indirecte. Obtenir des images d’exoplanètes représente est défi. car les planètes sont peu lumineuses et sont, vues depuis la Terre, situées très près de leur étoile. Leur signal lumineux est noyé dans celui leur soleil. Le CNRS a développé avec le CEA ( Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives)  un dispositif pour l’instrument MIRI du JWST : un coronographe. Ce dernier reproduit l’effet observé lors d’une éclipse ; masquer l’étoile permet d’observer plus facilement les objets qui l’entourent sans qu’ils soient dissimulés par sa lumière.

Des anneaux dans des disques de débris

Les scientifiques ont privilégié les cibles d’observation les plus prometteuses : des systèmes âgés de quelques millions d’années, vus par le pôle de leur étoile depuis la Terre, configuration qui permet de voir les disques par « le dessus ». Les planètes tout juste formées dans ces disques sont encore chaudes, ce qui les rend plus lumineuses que les planètes plus âgées refroidies  Les planètes peu massives sont en principe plus facilement détectables dans le domaine de l’infrarouge thermique moyen, sur lequel le JWST a ouvert une fenêtre d’observation unique. Parmi tous les disques vus de face, deux ont particulièrement retenu l’attention des chercheurs, de précédentes observations ayant révélé des structures annulaires concentriques en leur sein.

Les scientifiques soupçonnaient ces structures d’être le fruit d’interactions gravitationnelles entre des planètes non identifiées et des planétésimaux . Appelé TWA 7, l’un des deux systèmes présente trois anneaux distincts, dont un particulièrement fin, entouré de deux régions vides presque sans matière.  L’image obtenue par le JWST a révélé une source au cœur-même de cet anneau fin. Après avoir éliminé un potentiel biais d’observation5 , les scientifiques ont conclu qu’il s’agit très probablement d’une exoplanète. Des simulations détaillées ont effectivement confirmé la formation d’un anneau mince et d’un « trou » à la position exacte de la planète, en accord parfait avec les observations effectuées par le JWST.

Perspectives pour les futures découvertes

la nouvelle exoplanète nommée TWA 7 b,  est dix fois plus légère que exoplanètes imagées jusqu’à présent ! Sa masse est comparable à celle de Saturne, soit environ 30% de celle de Jupiter, la plus massive des planètes du Système solaire.

Ce résultat est un nouveau jalon dans la recherche et l’imagerie directe d’exoplanètes de plus en plus légères. Le JWST permet d’aller encore plus loin. Les scientifiques espèrent imager des planètes pouvant avoir seulement 10% de la masse de Jupiter. Cette découverte ouvre la voie vers l’imagerie d’exoplanètes de type terrestre. Elles seront l’objectif des futures générations de télescopes spatiaux et terrestres, dont certains utiliseront également des coronographes plus perfectionnés. Les systèmes candidats les plus prometteurs sont d’ores et déjà en cours d’identification pour ces futures observations.

Bibliographie :  Evidence for a sub-jovian planet in the young TWA7 disk, A.-M. Lagrange, C. Wilkinson, M. Mâlin, A. Boccaletti, C. Perrot, L. Matrà, F. Combes, D. Rouan, H. Beust, A. Chomez, B. Charnay, S. Mazevet, O. Flasseur, J. Olofsson, A. Bayo, Q. Kral, G. Chauvin, P. Thebault, P. Rubini, J. Milli, F. Kiefer, A. Carter, K, Crotts, A. Radcliffe, J. Mazoyer, T. Bodrito, S. Stasevic, P. Delorme, M. Langlois, 25 juin 2025, Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-025-09150-4