L’atmosphère de Gliese 3470 b est étonnamment composée essentiellement d’hélium et d’hydrogène. © Sergey Nivens, Fotolia

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Hubble et Spitzer lèvent le voile sur l’atmosphère d’une exoplanète de type inconnu dans notre Système solaire

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Dans notre Système solaire, on trouve deux grands types de planètes : les planètes telluriques qui ressemblent à notre Terre et les planètes gazeuses qui n'ont pas de surface solide. Les premières sont petites, les secondes plus grandes. Mais dans notre galaxie, la plupart des exoplanètes présentent une taille intermédiaire. Et des astronomes révèlent aujourd'hui des informations étonnantes sur l'atmosphère de l'une d'entre elles.

Grâce aux données recueillies par le télescope spatial Kepler, les astronomes savent aujourd'hui que 80 % des exoplanètes de notre galaxie correspondent a priori en quelque sorte à des mini-Neptune. Des planètes dont la taille se situe entre celle de notre Terre et celle de Neptune -- qui pèse elle-même plus de 17 masses terrestres.

Et c'est justement le cas de Gliese 3470 b -- que l'on appelle aussi GJ 3470 b --, une planète qui orbite à plus de 100 années-lumière de nous, autour d'une étoile de type naine rouge de la constellation du Cancer. Elle pèse 12,6 masses terrestres et elle est constituée d'un noyau rocheux enfoui sous une profonde atmosphère.

C'est en associant deux télescopes spatiaux, Hubble et Spitzer, que les astronomes ont pu, pour la première fois, établir la composition chimique de cette atmosphère dans le détail. Pour arriver à leurs fins, ils ont dû observer pas moins de douze transits de GJ 3470 b devant son étoile et vingt éclipses de la planète par son étoile. De quoi mesurer l'absorption de la lumière de l'étoile dans la première situation et la perte de réflexion de la lumière sur la planète dans la seconde.

Comme le montre cette vue d’artiste — qui n’est pas à l’échelle —, la planète GJ 3470 b ne ressemble à aucune planète de notre Système solaire. Pesant 12,6 masses terrestres, elle pourrait s’être formée près de son étoile naine rouge comme un objet rocheux et avoir ensuite aspiré à elle, de l’hydrogène et de l’hélium du disque protoplanétaire. Notez que la « frost line » marque la limite théorique entre les planètes telluriques et les planètes gazeuses. © L. Hustak, Nasa, Esa

Une planète comme aucune autre ?

« C'est la première fois que nous obtenons la signature spectroscopique d'une telle planète », s'enthousiasme Björn Benneke, de l'université de Montréal (Canada). « Nous nous attendions à une atmosphère enrichie en éléments lourds tels que l'oxygène et le carbone, un peu comme ce que nous voyons sur Neptune. Au lieu de cela, nous avons trouvé une atmosphère tellement pauvre en éléments lourds que sa composition ressemble à la composition riche en hydrogène et en hélium du Soleil. »

Un résultat qui fournit aux astronomes des indices sur la nature et l’origine de GJ 3470 b. Ainsi, contrairement aux « Jupiter chaudes » -- qui se forment loin de leurs étoiles puis migrent vers elles --, cette planète semble s'être formée exactement là où elle se trouve aujourd'hui. Peut-être à partir d'une roche sèche ayant accumulé de l'hydrogène issu du disque protoplanétaire de son étoile.

GJ 3470 b est une planète intrigante

Un disque qui se serait ensuite rapidement dissipé sans laisser l'opportunité à la planète d'accumuler plus de gaz dans son atmosphère. « C'est un régime intriguant, commente Björn Benneke. Cette planète semble s'être retrouvée coincée au stade de mini-Neptune. » Les chercheurs comptent désormais sur la sensibilité du futur télescope spatial James Webb dans le domaine de l'infrarouge pour sonder un peu plus encore l'atmosphère de cette étonnante planète.

  • 80 % des exoplanètes de notre galaxie présentent une taille intermédiaire entre celle de la Terre et celle de Neptune.
  • Hubble et Spitzer, deux télescopes spatiaux, révèlent aujourd’hui que l’une d’entre elles, GJ 3470 b, est entourée d’une atmosphère d’hélium et d’hydrogène.
  • De quoi surprendre les astronomes qui s’attendaient à y trouver des éléments plus lourds.
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