Vue d'artiste de WASP-189 b. © Bibiana Prinoth
Sciences

L'atmosphère de cette exoplanète a des points communs avec celle de la Terre

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L'atmosphère de WASP-189 b, une des planètes les plus extrêmes connues, semble avoir des couches distinctes, de façon similaire à l'atmosphère terrestre, bien qu'avec des caractéristiques très différentes.

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Près de 5.000 exoplanètes ont été confirmées à ce jour, dont plusieurs centaines de « Jupiters chauds ». Ces derniers sont de taille comparable à Jupiter et Saturne, mais sont beaucoup plus proches de leur étoile et par suite également beaucoup plus chauds. Un exemple de Jupiter chaud est WASP-189 b, à 322 années-lumière de la Terre. Des observations faites avec le télescope spatial Cheops en 2020 ont montré que cette planète, 60 % plus large et deux fois plus massive que Jupiter, n'est séparée de son étoile que d'un vingtième de la distance Soleil-Terre. L'étoile WASP-189, 2,3 fois plus large et 1,9 fois plus massive que le Soleil, est également plus chaude que ce dernier puisque sa surface atteint 7.700 °C, contre 5.500 °C pour le Soleil. La planète atteint ainsi 3.200 °C sur sa face diurne.

Une atmosphère en couches et à la composition exotique

L'atmosphère de la Terre n'est pas une enveloppe uniforme mais se compose de couches distinctes. Par exemple, la couche la plus basse, la troposphère, contient la majeure partie de la vapeur d'eau et est donc le siège de la plupart des phénomènes météorologiques. La couche qui la surplombe, la stratosphère, est celle qui contient la fameuse couche d'ozone qui nous protège des rayons ultraviolets nocifs du Soleil. Dans une nouvelle étude parue dans la revue Nature Astronomy, une équipe internationale montre pour la première fois que l'atmosphère de l'une des planètes les plus extrêmes connues aurait également des couches distinctes.

« Nous avons mesuré la lumière provenant de l'étoile hôte de la planète et traversant l'atmosphère de la planète, explique Bibiana Prinoth, auteure principale de l'étude et doctorante à l'Université de Lund, en Suède. « Les gaz de son atmosphère absorbent une partie de la lumière de l'étoile, comme l'ozone de l'atmosphère terrestre absorbe une partie de la lumière du Soleil, et laissent ainsi leur "empreinte" caractéristique ». En utilisant le spectrographe Harps, installé sur le télescope de 3,6 mètres de l'ESO à La Silla (Chili), les chercheurs ont ainsi pu identifier les substances correspondantes : ces gaz comprenaient du fer, du titane, du chrome, du vanadium, du magnésium et du manganèse.

 Vue d'artiste de l'exoplanète WASP-189 b devant son étoile. © ESA

Une « couche d'ozone » d'oxyde de titane

Une substance découverte par l'équipe est particulièrement intéressante : « L'oxyde de titane absorbe le rayonnement à ondes courtes, comme le rayonnement ultraviolet, explique Kevin Heng, coauteur de l'étude, professeur d'astrophysique à l'Université de Berne et membre du Pôle de recherche national PlanetS, tous deux en Suisse. Sa détection pourrait donc indiquer une couche dans l'atmosphère de WASP-189 b qui interagit avec l'irradiation stellaire de la même manière que la couche d'ozone le fait sur Terre ».

Les chercheurs ont trouvé des indices d'une telle couche et d'autres couches sur la planète : « Dans notre analyse, nous avons vu que les "empreintes" des différents gaz étaient légèrement différentes de nos attentes. Nous pensons que des vents forts et d'autres processus pourraient causer ces différences. Et comme les empreintes de différents gaz ont été modifiées différemment, nous pensons que cela indique qu'ils existent dans différentes couches, de la même manière que les empreintes de la vapeur d'eau et de l'ozone sur Terre apparaîtraient différemment modifiées à distance, car elles se produisent principalement dans des couches atmosphériques différentes », explique Bibiana Prinoth.

« Avant, les astronomes faisaient souvent l'hypothèse que l'atmosphère des exoplanètes formait une couche uniforme et ils essayaient de la comprendre ainsi. Nos résultats démontrent cependant que même l'atmosphère des planètes géantes gazeuses intensément irradiées a une structure tridimensionnelle complexe », souligne Jens Hoeijmakers, coauteur de l'étude et maître de conférences associé à l'Université de Lund.

« Nous sommes convaincus que, pour être en mesure de comprendre pleinement ces types de planètes et d'autres, dont celles plus similaires à la Terre, nous devons apprécier la nature tridimensionnelle de leurs atmosphères. Cela nécessite des innovations dans les techniques d'analyse des données, la modélisation informatique et la théorie atmosphérique fondamentale », conclut Kevin Heng.

  • WASP-189 b est un Jupiter chaud, une exoplanète massive et l'une des plus chaudes connues.
  • De façon similaire à la Terre, l'atmosphère de cette planète semble constituée de plusieurs couches.
  • Cependant, les gaz détectés dans l'atmosphère sont très exotiques : divers métaux et, de façon intéressante, du dioxyde de titane qui formerait une couche analogue à la couche d'ozone de l'atmosphère terrestre.

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