Technique FLIP révèle une exoplanète dans les données JWST

Une équipe menée par des chercheurs de Northwestern University a développé une technique de traitement d’images, appelée FLIP, capable de révéler des exoplanètes cachées dans des observations déjà collectées par le télescope spatial James Webb. Publiée le 4 novembre dans Nature, la méthode améliore la sensibilité de deux à quinze fois par rapport aux approches classiques de suppression de l’éclat des étoiles, qui noient le faible halo des planètes environnantes. Le résultat le plus parlant est la détection de 51 Eridani b, une géante exoplanétaire située autour d’une étoile voisine, à partir de données James Webb vieilles de deux ans. Cette planète, déjà connue grâce à des télescopes au sol, était restée indétectable dans l’image traitée avec les méthodes habituelles, notamment parce qu’une bande infrarouge étudiée par le télescope est fortement absorbée par le dioxyde de carbone, ce qui réduit encore le signal planétaire. Le principal obstacle est que les planètes sont extrêmement faibles à côté de leur étoile. Même de jeunes géantes peuvent être des centaines de milliers de fois moins brillantes que leur soleil. Les instruments coronagraphes masquent une partie de la lumière stellaire, mais des résidus subsistent. Depuis une vingtaine d’années, les astronomes soustraient l’image d’une étoile de référence pour retirer ce halo. Le problème vient de l’instrument lui-même : de minuscules vibrations, dilatations thermiques ou déformations optiques suffisent à créer des écarts entre la référence et l’observation réelle. Ces écarts laissent parfois assez de lumière résiduelle pour masquer une planète. FLIP, pour Physics-based Learning for Imaging Planets, change cette approche. L’équipe construit un jumeau numérique du télescope, capable de simuler le trajet de la lumière à travers ses miroirs et ses détecteurs. En ajustant des millions de paramètres à l’aide d’outils numériques issus de l’optimisation et de l’apprentissage automatique, le modèle reproduit précisément le halo réel, puis le retire de l’image. Les chercheurs soulignent qu’il ne s’agit pas d’une intelligence artificielle qui reconnaît des planètes, mais d’une modélisation physique de l’instrument, affinée par des méthodes de calcul avancées. En testant la méthode sur plusieurs systèmes stellaires, dont HIP 65426, 51 Eridani et TYC 5899, l’équipe a constamment dépassé les techniques traditionnelles. Pour 51 Eridani b, la détection est devenue statistiquement robuste et le signal est apparu à l’emplacement attendu, avec la forme attendue. Au-delà de cette découverte, FLIP pourrait permettre d’exploiter les archives du James Webb et de mettre au jour des planètes plus froides, plus petites ou plus difficiles à observer. Elle ouvre aussi une perspective importante pour les futurs télescopes de recherche de planètes, comme le projet Habitable Worlds Observatory de la NASA. Celui-ci devra atteindre une stabilité optique extrême, proche de l’échelle du picomètre, pour photographier des planètes de type terrestre. Plutôt que de s’en remettre uniquement à une stabilisation parfaite, les astronomes pourraient ainsi corriger plus finement les imperfections résiduelles, augmentant leurs chances de découvrir des mondes proches du système solaire.