How big is Gliese 229B?

Gliese 229B est un couple de naines brunes, des objets trop massifs pour être des planètes mais trop petits pour briller comme des étoiles. Chacune des deux mesure environ 120 000 kilomètres de diamètre, un peu moins que Jupiter. Ce chiffre correspond à la largeur de la surface visible de chacune, estimée à partir de sa lumière. En 2024, les astronomes ont découvert qu'il s'agissait en réalité de deux objets, et non d'un seul.

Taille

Une naine brune n'accumule jamais assez de masse pour entretenir dans son noyau la fusion nucléaire qui fait briller les étoiles. Privée de cette source d'énergie, elle se refroidit et s'éteint lentement.

Les largeurs des deux naines brunes, Gliese 229Ba et Gliese 229Bb, sont des estimations. Une étude de 2024 les a établies en ajustant des modèles informatiques à la lumière combinée du couple, observée par le télescope spatial James Webb. Elle a trouvé des rayons d'environ 0,81 et 0,85 fois celui de Jupiter, ce qui donne des diamètres d'environ 116 000 et 122 000 kilomètres.

Ajustée comme si elle provenait d'un seul objet, cette même lumière donnait une largeur d'environ 1,17 fois celle de Jupiter, soit environ 167 000 kilomètres. L'étude a noté que cette taille est inhabituellement grande pour une naine brune isolée de cette masse et de cet âge. C'était un indice de plus que Gliese 229B est en réalité constitué de deux objets.

Comparaisons de taille

Chaque naine brune est un peu plus étroite que Jupiter, mais environ 34 à 38 fois plus massive.
Chacune est à peu près aussi large que Saturne, et il faudrait environ neuf Terres alignées côte à côte pour couvrir la largeur de l'une ou l'autre.
Les deux astres orbitent l'un autour de l'autre à environ 6,3 millions de kilomètres, soit environ 16 fois la distance de la Terre à la Lune. Si chaque naine brune était réduite à la taille d'un ballon de basket, elles seraient séparées d'environ 13 mètres.
Wolf 359, une naine rouge proche, n'a qu'environ trois fois la masse de l'une ou l'autre des naines brunes, mais elle est environ 1,7 fois plus large.

La première naine brune de ce type

Gliese 229B orbite autour de Gliese 229A, une naine rouge d'un peu plus de la moitié de la masse du Soleil, à environ 19 années-lumière de la Terre. Une année-lumière est la distance que parcourt la lumière en un an, soit environ 9,46 billions de kilomètres. Des astronomes de Caltech et de l'université Johns Hopkins ont découvert Gliese 229B en octobre 1994, à l'aide du télescope de 1,5 mètre de l'observatoire du Palomar, en Californie, équipé d'un dispositif améliorant la netteté de l'image.

La découverte a été annoncée en 1995, après que des observations complémentaires ont confirmé que l'objet orbite autour de Gliese 229A. Un spectre obtenu avec le télescope Hale de 5 mètres, à Palomar, a révélé la présence de méthane dans son atmosphère, comme chez Jupiter. C'était la preuve manifeste qu'il ne s'agissait pas d'une étoile. Ce fut la première naine brune découverte avec du méthane, et le télescope spatial Hubble en a pris une image de confirmation.

Un objet devient deux

Gliese 229B décrit autour de son étoile une orbite très allongée, en moyenne environ 33 fois plus éloignée que celle de la Terre autour du Soleil. Le suivi de cette orbite a montré que Gliese 229B a environ 71 fois la masse de Jupiter. C'était une énigme, car les modèles prévoyaient qu'une naine brune isolée aussi massive brillerait au moins 2 à 6 fois plus que ne le fait Gliese 229B.

En 2024, deux équipes ont résolu cette énigme. La première, à l'aide du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral, au Chili, a montré que Gliese 229B se compose en réalité de deux naines brunes, d'environ 38 et 34 fois la masse de Jupiter. Elles tournent l'une autour de l'autre en 12,1 jours. La seconde équipe, à l'aide de l'observatoire Keck, a trouvé des indices de cette paire dans les variations de la vitesse à laquelle Gliese 229B se rapproche et s'éloigne de la Terre.