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Hubble dévoile GJ 436b, l’exoplanète qui ressemble à une comète

ActualitéClassé sous :exoplanètes , Transits planétaires , Jupiter chaud

GJ 436b est une exoplanète aussi massive que Neptune. En étudiant son transit devant l'étoile hôte, une équipe de chercheurs a constaté, grâce à Hubble, la présence d'un grand nuage de gaz. Un phénomène encore jamais observé qu'ils ont surnommé « The Behemoth » (le monstre, en français). Sous l'effet du rayonnement de l'étoile située à seulement 4,8 millions de kilomètres, une partie de son atmosphère s'échappe. Ce processus pourrait expliquer l'existence de superterres chaudes : ces planètes, plus grosses et massives que la Terre, auraient été auparavant des Neptune chaudes.

Illustration de GJ 436b et de son long nuage de gaz. Le rayonnement de l’étoile hôte (Gliese 436) décape lentement l’atmosphère de cette Neptune chaude située à seulement 30 années-lumière de nous. © Nasa, Esa, G. Bacon (STScI)

Depuis la découverte des premières exoplanètes, il y a 20 ans, notre vision de la diversité des mondes n'a eu de cesse de s'élargir, non sans étonnement. Et ce dès les premières candidates, avec la détection de planètes géantes et gazeuses équivalentes à notre Jupiter mais gravitant très près de leur étoile — à des distances nettement inférieures à celles qui séparent Mercure du Soleil — et désignées Jupiter chaudes. Ces dernières années, plusieurs études se sont intéressées à leur atmosphère, proposant ici les premières cartographies des températures, là la présence d'une stratosphère qui absorbe les ultraviolets...

Puis les « chasseurs d'exoplanètes » mirent la main sur des exoneptunes, des superterres et, plus rarement, des exoterres, plus difficiles à débusquer mais statistiquement très nombreuses. Dans une étude publiée le 25 juin dans la revue Nature, une équipe de chercheurs dirigée par David Ehrenreich de l'observatoire de l'université de Genève présente un nouveau cas de figure qui pourrait être interprété comme une transition d'un état à un autre, de la Neptune chaude à la superterre chaude...

Un nuage d'hydrogène visible dans l'ultraviolet

Découverte en 2004, GJ 436b — ou Gliese 436b — est une Neptune chaude (voire tempérée) qui gravite à 4,8 millions de kilomètres d'une naine rouge désignée GJ 436. Sur cette planète 23 fois plus massive que la Terre (1,5 fois la masse de Neptune) et quatre fois plus grande qu'elle, une année dure quelque 2,6 jours. En comparaison, la révolution de Mercure est de 88 jours. Située à seulement 30 années-lumière, elle est l'une des exoplanètes connues les plus proches du Système solaire.

À la faveur de transits observés dans l'ultraviolet avec le télescope spatial Hubble, l'équipe a constaté la présence, autour de la planète, d'un nuage d'hydrogène long d'environ 15 millions de kilomètres pour une largeur estimée à trois millions de kilomètres. Surnommé « The Behemoth » — le monstre, en anglais —, par les chercheurs, il voile la lumière de l'étoile hôte durant plusieurs heures. « Vous ne verriez rien si vous le regardiez dans le visible. Mais lorsque vous mettez en service l'œil ultraviolet d'Hubble, c'est en quelque sorte une véritable transformation car la planète devient alors une chose monstrueuse », commente David Ehrenreich, l'auteur principal de ces recherches.

Grâce à Hubble, les astronomes de l’observatoire de l’université de Genève ont pu observer, dans l’ultraviolet, les transits de GJ 436b devant son étoile. Ils ont alors remarqué la présence d’un énorme nuage de gaz autour de cette Neptune chaude. Allongé en forme de queue de comète, le nuage d’hydrogène voile la lumière de la naine rouge et infléchit sa courbe de luminosité vue depuis la banlieue de la Terre. © Nasa, Esa, A. Feild (STScI)

Le passage d'un corps gazeux à un corps rocheux

« Ce nuage est très spectaculaire bien que son taux d'évaporation ne menace pas la planète actuellement. Mais, précise l'astrophysicien français qui a dirigé cette enquête, nous savons que dans le passé, l'étoile était plus active. Cela veut dire que la planète s'est évaporée plus vite au cours de son premier milliard d'années d'existence [elle serait âgée d'au moins 6 milliards d'années, NDLR]. Dans l'ensemble, nous estimons qu'elle aurait perdu jusqu'à 10 % de son atmosphère », à raison de 100 à 1.000 tonnes de gaz par seconde.

Pour l'équipe, ce phénomène — dans ce cas, relativement lent — pourrait représenter une étape de transition entre le passage d'un corps gazeux équivalent à Neptune à celui d'un corps rocheux, déshabillé de son atmosphère, de type superterre (ici en l'occurrence, une superterre chaude). Les superterres ne seraient autres que les gros noyaux rocheux résiduels de planètes gazeuses.

Les auteurs suggèrent par ailleurs que ce processus s'est peut-être aussi produit avec la Terre, dans sa plus tendre enfance. Durant 100 à 500 millions d'années, notre planète a très bien pu arborer, elle aussi, une longue queue cométaire, évacuant de la sorte son épaisse enveloppe d'hydrogène du début... Quoi qu'il en soit, c'est probablement ce qui arrivera à la Terre lorsque se produira le déclin annoncé du Soleil dans quelques milliards d'années. Ce dernier deviendra alors une géante rouge, grossissant progressivement jusqu'à nous engloutir.

Une technique pour détecter l’évaporation d’océans

Enfin, les auteurs signalent que la technique employée pour cette découverte peut également aider à remarquer, de façon indirecte, l'évaporation d’océans sur d'autres mondes surchauffés.

En effet, puisque le rayonnement de l'étoile proche casse les molécules d'eau, dissociant ainsi oxygène et hydrogène, la fuite d'un gaz léger comme ce dernier, depuis une planète moins massive et plus froide qu'une Neptune chaude, devient alors observable. Pour eux, il y a des chances que ce soit la signature de l'eau et donc celle d'un océan...

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