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Du gaz carbonique détecté dans l’atmosphère d’une exoplanète !

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La présence de gaz carbonique, ou CO2, l'un des principaux signes révélateurs qu'une planète est susceptible d'abriter une forme de vie, vient pour la première fois d'être détectée dans l'atmosphère d'une planète extrasolaire, désormais bien connue.

Représentation d'artiste de HD 197733b et son étoile. Crédit Esa/Nasa

HD 189733b est une planète de type Jupiter chaud, tournant en 2,22 jours à une distance de 4,5 millions de km de l'étoile HD 189733 (soit 13 fois plus près de son étoile que Mercure par rapport au Soleil). HD 189733 est en fait une étoile double, puisqu'elle est accompagnée d'un compagnon stellaire, HD 189733B, qui réalise une révolution complète en 3.200 années à une distance de 230 UA (unité astronomique). Cette exoplanète est probablement celle dont on connaît le mieux l'atmosphère.

Détectée le 15 septembre 2005 par une équipe européenne d'astronomes composée de chercheurs du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, de l'Observatoire de Haute Provence et de l'Observatoire de Genève, elle est suffisamment proche pour qu'il soit possible d'en mesurer son rayon et sa masse (respectivement 1,6 fois et 1,15 fois Jupiter), et le 11 juillet 2007, une équipe dirigée par Giovanna Tinetti de l'Agence spatiale européenne, découvrait la présence de vapeur d'eau dans son atmosphère, ce qui en faisait la deuxième exoplanète sur laquelle la présence d'eau était démontrée (après HD 209458b).

Enfin, en mars 2008, une équipe formée de Giovanna Tinetti, de Mark Swain, du Jet Propulsion Laboratory, de Lars Lindberg Christensen, de l'European Southern Organization, et de Ray Villard, du Space Telescope Science Institute, démontrait la présence de méthane dans l'atmosphère de HD 189733b.

Giovanna Tinetti et ses collègues viennent à présent d'affiner la connaissance de l'atmosphère de la planète par étude spectrométrique de sa face éclairée en utilisant la technique dite de transit secondaire, y découvrant la signature du gaz carbonique, et publient leurs résultats dans Astrophysical Journal (à paraître).

Une méthode complexe, mais sûre

La méthode du transit secondaire permet d'analyser les radiations lumineuses réfléchies par la face éclairée d'une planète extrasolaire. Elle consiste à saisir le spectre de l'étoile au moment où l'exoplanète se situe près d'elle, sans toutefois être occultée. La valeur enregistrée comprend donc l'étoile, ainsi que la lumière réfléchie par le disque planétaire éclairé. L'opération est répétée alors que la planète se trouve en transit derrière l'étoile, et donc occultée. La soustraction de ce deuxième spectre de la valeur précédemment acquise isole celui de la planète, et permet de caractériser son atmosphère.

La présence de CO2 a pu être détectée grâce à l'instrument NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) du télescope spatial Hubble, travaillant dans le proche infrarouge. Les précédentes études, effectuées depuis le télescope spatial Spitzer de la Nasa, avaient pu sonder différentes couches de l'atmosphère de HD 189733b et déterminer certaines caractéristiques, mais uniquement dans l'étendue spectrale de l'infrarouge moyen, où la signature du CO2 n'apparaît pas.

Le biomarqueur du CO2 est considéré comme l'un des quatre indices essentiels de la présence d'une forme de vie de type terrestre pour une planète habitable, avec l'eau, le méthane et l'oxygène. Même s'il n'est pas concevable que HD 189733b abrite la vie, notamment en raison de sa proximité avec son étoile et de la température de son atmosphère qui avoisine les 1.000°C, cette découverte ouvre une nouvelle voie à la recherche en démontrant la possibilité de détecter le CO2 de manière fiable sur une planète extrasolaire.

Sara Seager, du Massachusetts Institute of Technology, s'enthousiasme de cette avancée et trouve surprenante cette découverte de molécules de CO2 dans une atmosphère d'exoplanète. On s'attendrait plutôt à mettre en évidence d'autres formes du carbone, comme le monoxyde de carbone ou le méthane, qui dominent dans une atmosphère chaude et riche en oxygène. Remarquons au passage que cette découverte a été effectuée au moyen de Hubble, qui n'a jamais été conçu pour de telles observations planétaires.

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