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L'atmosphère d'une superTerre enfin analysée

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Depuis quelques années, on sait sonder la composition chimique d'exoplanètes, mais il s'agissait jusque-là de géantes gazeuses. Pour la première fois, on a réussi à faire de même avec une superTerre.

Une vue d'artiste du transit de GJ 1214 b devant son étoile hôte. © ESO/L. Calçada

La composition chimique d'une exoTerre a pu être sondée pour la première fois. Il s'agit de l'exoplanète tournant autour de l'étoile numéro 1214 dans le catalogue Gliese-Jahreiss (du nom des astronomes Wilhelm Gliese et Hartmut Jahreiss) qui tente de lister toutes les étoiles à une distance en deçà de 25 parsecs de la Terre.

Depuis 2009, on sait qu'une superTerre est en orbite autour de cette étoile. Baptisée GJ 1214 b, elle présente un rayon d'environ 2,6 fois celui de la Terre et elle est à peu près 6,5 fois plus massive. Sa découverte avait été faite grâce à l'instrument Harps, un spectromètre équipant le télescope de 3,6 mètres de l'ESO au Chili, à l'origine d'autres découvertes comme celles concernant Gliese 581. Une publication dans Nature avait été faite pour la découverte de GJ 1214 b.

Trois modèles d'atmosphères possibles

On avait des raisons de penser que cette planète qui effectue son orbite en 38 heures autour d'une naine rouge située à environ 40 années-lumière de la Terre dans la constellation d'Ophiuchus (le Serpentaire) pouvait posséder une atmosphère. Plusieurs hypothèses pouvaient expliquer la nature de cette atmosphère. L'une d'elles faisait ressembler GJ 1214 b à la planète Neptune, avec une atmosphère riche en hydrogène. Une autre, plus fascinante, faisait de GJ 1214 b une planète océan, mais à l'époque il n'était pas possible de départager les trois modèles d'atmosphères proposées par les planétologues.

C'est maintenant chose faite grâce à l'instrument FORS du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, utilisé par une équipe d'astronomes dont certains bénéficiaient d'une bourse Carl Sagan.  


Une vidéo d'artiste montrant l'exoplanète GJ 1214 b. ©ESO/L. Calçada

Au cours d'un transit planétaire, la lumière issue de l'étoile GJ 1214 passe à travers l'atmosphère de son exoplanète, rendant possible l'analyse spectroscopique de celle-ci, pourvu que l'on dispose d'un spectromètre avec une résolution suffisante, ce qui fut le cas. Il a ainsi été possible d'exclure la présence de grandes quantités d'hydrogène dans les couches supérieures visibles de l'atmosphère de GJ 1214 b.

Une planète océan ?

Il ne reste donc que deux possibilités. Cette planète peut être riche en vapeur d'eau ou bien recouverte par des nuages ou des brouillards, similaires à ceux observés dans les atmosphères de Vénus et Titan, qui cachent la signature de l'hydrogène. Dans le premier cas, étant donné la faible densité de la planète, on serait bien en présence d'une planète océan.

Pour Jacob Bean (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), l'un des auteurs d'un nouvel article publié dans Nature : « Bien que nous ne puissions pas encore dire exactement de quoi cette atmosphère est constituée, pouvoir réduire le champ des possibilités et déduire qu'un tel monde lointain est soit humide, soit brumeux, est déjà un formidable pas en avant. Des suivis d'observations aux plus grandes longueurs d'onde de la lumière infrarouge sont maintenant nécessaires pour déterminer laquelle de ces atmosphères existe sur GJ 1214 b ».

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