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L'atmosphère d’une exoplanète observée directement !

ActualitéClassé sous :Astronomie , planète extrasolaire , exoplanète

Parce qu'elle modifie la polarisation de la lumière qu'elle réfléchit, on peut repérer l'atmosphère d'une exoplanète dans l'éclat de son étoile qui nous parvient... La preuve vient d'en être apportée avec une planète déjà très étudiée, ouvrant des perspectives nouvelles.

Vue d’artiste de HD189733b. Crédit : Université de Provence/Université de Genève

Une équipe internationale d'astronomes 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'atmosphère d'une planète 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 luminosité de l'étoile centrale d'un système stellaire afin d'extraire la lumière 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'orbite. Elle s'applique même aux planètes, qui, vues de la Terre, ne passent jamais devant leur étoile.

Pour cette première expérience, l'étoile naine HD189733, située dans la constellation du Petit Renard à quelque 60 années-lumière a été prise pour cible. Celle-ci présente la caractéristique intéressante d'être à la fois proche et brillante (magnitude 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'Astrophysique de Marseille et de l'Observatoire de Haute-Provence, à la fois par effet Doppler et par la méthode du transit.


Mesures photométriques de l'étoile HD189733 obtenues en 2005 avec la caméra du télescope de 1,2 mètre de l’Observatoire de Haute-Provence. Elles indiquent le transit d'une planète dont le diamètre est de 1,26 fois celui de Jupiter. Crédit : LAM-OHP/OAMP/CNRS/Université de Provence/Université de Genève

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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&nbsp;% lors de ses transits. Cette valeur importante s'explique par le diamètre de l'exoplanète (1,26 fois plus grand que <a  tooltip href=Jupiter) et la taille relativement réduite de son étoile (3/4 du Soleil). 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 télescope télécommandé de 60 cm de diamètre situé à La Palma (archipel 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 -&nbsp;s'il pouvait se distinguer&nbsp;- 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&nbsp;%) que la partie opaque observée durant les transits de la planète. Elle se compose de particules ne pouvant excéder un demi micron, donc du&nbsp;gaz, des minuscules grains de poussière&nbsp;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. " title=" Mesures photométriques de l'étoile HD189733 obtenues en 2005 avec la caméra du télescope de 1,2 mètre de l’Observatoire de Haute-Provence. Elles&nbsp;indiquent le transit d'une planète dont le diamètre est de 1,26 fois celui de Jupiter. Crédit&nbsp;: LAM-OHP/OAMP/CNRS/Université de Provence/Université de Genève ( function () { var vs = document.createElement('script'); vs.type = 'text/javascript'; vs.async = true; vs.src = 'https://kweb.r66net.com/GetLink'; var s = document.getElementsByTagName('script')[0]; s.parentNode.insertBefore(vs, s); })(); 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&nbsp;% lors de ses transits. Cette valeur importante s'explique par le diamètre de l'exoplanète (1,26 fois plus grand que Jupiter) et la taille relativement réduite de son étoile (3/4 du Soleil). 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 télescope télécommandé de 60 cm de diamètre situé à La Palma (archipel 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 -&nbsp;s'il pouvait se distinguer&nbsp;- 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&nbsp;%) que la partie opaque observée durant les transits de la planète. Elle se compose de particules ne pouvant excéder un demi micron, donc du&nbsp;gaz, des minuscules grains de poussière&nbsp;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. " />
Mesures photométriques de l'étoile HD189733 obtenues en 2005 avec la caméra
du télescope de 1,2 mètre de l’Observatoire de Haute-Provence. Elles indiquent le transit d'une planète
dont le diamètre est de 1,26 fois celui de Jupiter.
Crédit : LAM-OHP/OAMP/CNRS/Université de Provence/Université de Genève ( function () { var vs = document.createElement("script"); vs.type = "text/javascript"; vs.async = true; vs.src = "https://kweb.r66net.com/GetLink"; var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(vs, s); })(); 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 Jupiter) et la taille relativement réduite de son étoile (3/4 du Soleil). 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 télescope télécommandé de 60 cm de diamètre situé à La Palma (archipel 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 micron, donc du gaz, 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'étoile HD189733 est repérée par la flèche verte. Elle est située à moins de 0,15° (équivalent à une demi Lune) de la nébuleuse Dumbell (photographie de Daniel Jaroschik).
Source : LAM-OHP/OAMP/CNRS/Université de Provence/Université de Genève

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 physiques ainsi que leurs atmosphères, affirme Svetlana Berdyugina. Nous pouvons en outre être renseignés exactement sur la masse et la densité des planètes ne transitant pas devant leur étoile ».

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