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Du potassium dans l'atmosphère d'une exoplanète

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A l'aide d'une nouvelle technique de spectrophotométrie, des chercheurs viennent de détecter la présence de potassium dans l'atmosphère d'une exoplanète en utilisant l'un des plus grands télescopes du monde, le Gran Tecan.

Avec sa mosaïque de miroirs de 10,40 mètres de diamètre, le Gran Tecan a été utilisé pour découvrir du potassium dans l'atmosphère de deux exoplanètes. Crédit J.-B. Feldmann

HD 80606 b est une exoplanète géante gazeuse dont la taille est légèrement inférieure à celle de Jupiter. Située dans la constellation de la Grande Ourse à 190 années-lumière de nous, elle a été trouvée en 2001 par une équipe dirigée par Michel Mayor et Didier Queloz, découvreurs de la première planète extrasolaire en 1995, 51 Pegasi b.

L'orbite de HD 80606 b, parcourue en 110 jours, est la plus excentrique connue de toutes les exoplanètes ; la distance entre la planète et son étoile peut varier de 0,03 à 0,88 unité astronomique, ce qui implique des variations de température à la fois fortes et très rapides. L'observation en 2009 d'une éclipse de l'exoplanète par son étoile a révélé des variations de température sur HD 80606 b allant de 500 à 1.200°C en quelques heures. Une équipe de l'Université de Floride a analysé l'atmosphère de cette exoplanète avec une nouvelle technique, la spectrophotométrie de transit à bande étroite.

Le transit d'une exoplanète entre son étoile et la Terre permet de rechercher des éléments constituant son atmosphère. Crédit Nasa / Esa / G. Bacon

Des révélations en contre-jour

Tout conducteur qui roule la nuit a pu découvrir brièvement la silhouette d'un chevreuil se détachant dans la lumière des phares d'un véhicule venant en sens inverse. C'est ce principe que les astronomes ont mis à profit : lorsqu'une exoplanète est rétroéclairée au cours d'un transit devant son étoile, on peut mesurer l'absorption de la lumière de l'étoile par les atomes.

Derrière un spectromètre, on observe alors une modification des raies d'absorption durant le transit et on peut déduire les molécules que contient l'atmosphère planétaire. C'est de cette manière que les chercheurs américains ont pu détecter la présence de potassium dans l'atmosphère de HD 80606 b, alors qu'une équipe anglaise faisait la même découverte autour de XO-2b, une autre exoplanète située à 485 années-lumière de nous.

Bien entendu, vues depuis la Terre, toutes les exoplanètes connues ne transitent pas devant leur étoile, et celles qui le font n'ont pas toujours une étoile assez brillante pour réaliser ce genre de mesures. C'est d'ailleurs pour collecter le maximum d'informations que les deux équipes ont utilisé le Gran Tecan, un télescope géant de 10,40 mètres de diamètre installé sur l'île de La Palma aux Canaries.

Malgré les difficultés, cette nouvelle technique semble prometteuse. Après la détection de sodium en 2002 par le télescope spatial Hubble dans l'atmosphère d'une autre géante gazeuse, HD 209458 b, celle du potassium confirme la diversité des atmosphères des exoplanètes. L'un des objectifs du télescope spatial Kepler sera de rechercher d'autres molécules comme le méthane ou la vapeur d'eau, des éléments intimement liés à la vie sur Terre.

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