L'atmosphère d’une exoplanète observée directement !

Une équipe internationale d'astronomesastronomes conduite par le professeur Svetlana Berdyugina, de l'institut d'astronomie de Zurich (Suisse) a réussi pour la première fois à détecter par polarimétrie la lumière diffusée par l'atmosphèreatmosphère d'une planète extrasolaireplanète extrasolaire. Cette enveloppe gazeuse possède en effet la propriété de polariser les ondes lumineuses sous certaines conditions. L'effet est maximal quand la planète est, pour nous, au plus loin de son étoile.

Un peu comme avec ces lunettes polarisantes qui éliminent les reflets gênants, les chercheurs ont pu réduire la luminositéluminosité de l'étoile centrale d'un système stellaire afin d'extraire la lumière réfléchielumière réfléchie par l'atmosphère d'une exoplanète. Le premier avantage de la méthode par rapport aux techniques déjà utilisées est que l'analyse n'est pas limitée aux seules périodes de passage de l'astre devant son étoile (ce que l'on appelle un transit), mais s'étend tout le long de l'orbiteorbite. Elle s'applique même aux planètes, qui, vues de la Terre, ne passent jamais devant leur étoile.

Pour cette première expérience, l'étoile naineétoile naine HD189733, située dans la constellationconstellation du Petit Renard à quelque 60 années-lumièreannées-lumière a été prise pour cible. Celle-ci présente la caractéristique intéressante d'être à la fois proche et brillante (magnitudemagnitude 7,3). Une planète extrasolaire, HD189733b dans la nomenclature, a été découverte autour d'elle le 15 septembre 2005 par une équipe européenne d'astronomes du Laboratoire d'AstrophysiqueAstrophysique de Marseille et de l'Observatoire de Haute-Provence, à la fois par effet Doppler et par la méthode du transit.

Une planète célèbre

365 fois plus massive que la Terre, HD189733b tourne autour de son étoile en 53 heures seulement et en provoque un assombrissement record de 3 % lors de ses transits. Cette valeur importante s'explique par le diamètre de l'exoplanète (1,26 fois plus grand que JupiterJupiter) et la taille relativement réduite de son étoile (3/4 du SoleilSoleil). Cette planète était déjà une célébrité. Ainsi, en juillet dernier de l'eau était détectée dans son atmosphère, qui quelques mois plus tard faisait l'objet de la première observation depuis le sol et non depuis l'espace. Au mois de mai 2007, une équipe américaine parvenait à mettre en évidence une zone plus chaude à sa surface.

Le professeur Svetlana Berdyugina, ainsi que Dominique Fluri (ETH Zurich), Andrei Berdyugin et Vilppu Piirola (Tuorla Observatory, Finlande) ont utilisé un télescopetélescope télécommandé de 60 cm de diamètre situé à La Palma (archipelarchipel des Canaries, Espagne), propriété de l'Académie royale suédoise des sciences. Les chercheurs ont obtenu des relevés polarimétriques de l'ensemble étoile - planète. Un pic de lumière polarisée se produit lors des extensions maximales de la planète par rapport à son étoile, c'est-à-dire lorsque le disque planétaire présenterait pour nous - s'il pouvait se distinguer - l'aspect du premier ou du dernier quartier lunaire (un demi-cercle).

De l'analyse de cette polarisation, les scientifiques déduisent que la partie éclairée de l'atmosphère est plus épaisse (d'environ 30 %) que la partie opaque observée durant les transits de la planète. Elle se compose de particules ne pouvant excéder un demi micronmicron, donc du gazgaz, des minuscules grains de poussière ou même de la vapeur d'eau. De tels éléments sont responsables de la dispersion de la lumière, qui prend une coloration bleu clair, à l'instar de ce qui se produit sur notre propre planète.

L'observation de l'exoplanète en dehors de ses transits a aussi permis pour la première fois aux chercheurs de déterminer très exactement l'inclinaison et la forme de son orbite.

« La détection par polarimétrie de la lumière réfléchie par les exoplanètes ouvre de nouvelles et vastes perspectives pour en explorer les conditions physiquesphysiques ainsi que leurs atmosphères, affirme Svetlana Berdyugina. Nous pouvons en outre être renseignés exactement sur la massemasse et la densité des planètes ne transitant pas devant leur étoile ».