Des chercheurs ont découvert une exoplanète qui laisse s’échapper des métaux lourds. Une planète qu’ils qualifient de « plus chaude que chaude ». © elen31, Fotolia

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WASP-121 b, une étrange exoplanète « plus chaude que chaude »

ActualitéClassé sous :exoplanètes , Jupiter chaud , Transits planétaires

Sur WASP-121 b, une exoplanète de type Jupiter chaud, il fait chaud. Plus chaud que chaud. Le résultat d'une orbite très proche d'une étoile hôte brillante et elle-même chaude. Mais aussi, selon une récente étude, de métaux lourds qui s'échappent de la haute atmosphère de la planète.

WASP-121 b, c'est une exoplanète découverte en 2015, à environ 850 années-lumière de notre Système solaire, quelque part dans la constellation de la Poupe. Une planète de type Jupiter chaude connue notamment pour l'eau qui a été détectée dans son atmosphère. Elle constitue d'ailleurs une cible idéale pour les investigations du futur télescope spatial James-Webb, lui qui scrutera l'infrarouge à la recherche d'eau et de dioxyde de carbone.

Mais dans le cadre de Panchromatic Comparative Exoplanet Teasury (PanCET) - la première étude comparative à grande échelle de mondes lointains dans les domaines de l'ultraviolet, du visible et de l'infrarouge lancée sur le télescope spatial Hubble -, WASP-121 a réservé une autre surprise aux astronomes. À la recherche de signatures spectrales de magnésium et de fer dans la lumière des étoiles filtrant à travers l'atmosphère de l'exoplanète, ils ont fait une observation étonnante.

Pour la toute première fois, un flux de gaz de métaux lourds a été observé s'échappant de la planète. En principe, les planètes chaudes de la taille de Jupiter restent suffisamment froides à l'intérieur pour condenser ces éléments lourds en nuages. Mais WASP-121 b orbite tellement près de son étoile que la température de sa haute atmosphère atteint plus de 2.500 °C. Pas moins de dix fois plus que dans n'importe quelle autre atmosphère connue.

WASP-121 b orbite tellement près de son étoile, qu’elle menace de se déchirer sous l’effet de la gravité. Et qu’elle a pris la forme d’un ballon de football américain. © J. Olmsted (STScl), Nasa, Esa

Un phénomène étonnamment net

Ainsi ce serait essentiellement la lumière ultraviolette (UV) du soleil de cette étonnante exoplanète, un soleil plus chaud et plus brillant que le nôtre, qui réchaufferait sa haute atmosphère pour permettre aux métaux lourds de s'échapper. « Et ces métaux rendent l'atmosphère plus opaque aux UV, ce qui contribue encore au réchauffement de la haute atmosphère », explique David Singer, chercheur à l'université Johns Hopkings de Baltimore (États-Unis).

Nous avons été surpris par la clarté des données

« Nous espérions avoir la chance d'observer ce phénomène sur cette planète que nous savons extrême. Mais nous avons été surpris par la clarté des données et par la présence de métaux lourds aussi loin de la planète. WASP-121 b est en train de se dépouiller activement de son atmosphère. »

Ce résultat apporte quelques éléments supplémentaires à la compréhension de la façon dont les planètes perdent leurs atmosphères primordiales. Lorsqu'elles se forment en effet, les planètes s'entourent d'une atmosphère faite essentiellement d'hydrogène et d'hélium, les éléments les plus abondants de l'Univers. Une atmosphère qu'elles ont tendance à perdre lorsqu'elles se rapprochent de leur étoile. « Dans le cas de WASP 121 b, l'hydrogène et l'hélium gazeux s'échappent, entraînant avec eux des métaux lourds. Un mécanisme original de perte de masse », conclut David Singer.

  • WASP-121 b est une exoplanète de type Jupiter chaud.
  • Elle orbite tellement près de son étoile et est tellement chaude que des métaux lourds – du fer et du magnésium – s’échappent de son atmosphère.
  • Un nouvel éclairage sur la manière dont les planètes perdent leur atmosphère primordiale.
Pour en savoir plus

Kelt-9b, l'exoplanète aussi chaude qu'une étoile

Gazeuse, presque trois fois plus massive que Jupiter, Kelt-9b est aussi très chaude. Avec 4.300 °C, la température à sa surface dépasse celle des étoiles de type naine rouge. Sous le feu du rayonnement de son étoile, bleue et très chaude elle aussi, la géante est probablement en train de s'évaporer, estiment les chercheurs qui l'ont étudiée.

Article de Xavier Demeersman paru le 07/06/2017

À gauche, l’étoile Kelt-9. À droite, Kelt-9b, la géante gazeuse la plus chaude jamais découverte. © Nasa, JPL-Caltech

L'exoplanète Kelt-9b n'est pas vraiment une terre d'accueil. L'équipe d'astronomes qui l'a découverte avec le télescope du programme Kelt (Kilodegree Extremely Little Telescope), basé à l'observatoire Winer en Arizona, la décrit comme une Jupiter chaude, et même très chaude. « C'est la planète géante la plus chaude jamais découverte » témoigne Scott Gaudi, professeur à l'Ohio State University et auteur principal de l'étude publiée dans la revue Nature (la découverte a aussi été présentée ce week-end lors des rencontres d'été de l'American Astronomical Society).

La planète, environ 2,8 fois plus massive que notre Jupiter, ne met qu'un jour et demi pour boucler un tour autour de son étoile, Kelt-9. Son orbite a la particularité d'être perpendiculaire à l'équateur de l'étoile. Sa rotation est synchronisée avec sa révolution, à l'image de la Lune avec la Terre. Autrement dit, une moitié d'elle regarde en permanence l'astre autour de laquelle elle est née il y a 300 millions d'années, tandis que l'autre est constamment privée de lumière.

Les astronomes estiment qu'il fait approximativement 4.300 °C sur son côté jour. Soit une température plus élevée que celle qui règne à la surface des étoiles les plus nombreuses de la galaxie, les naines rouges et les naines brunes. Toutefois, la planète est loin d'égaler son astre-parent, brûlant (entre 6.700 et 10.000 °C), une étoile bleue de type A comparable à la célèbre Sirius, la plus brillante du ciel terrestre.

Animation de la Jupiter chaude Kelt-9b en orbite autour de son étoile. Les astronomes qui l’ont découverte pensent que son atmosphère est en train de s’effilocher. © Nasa, JPL-Caltech

Une planète constamment bombardée d’ultraviolet

Le diamètre de la géante gazeuse est difficile à déterminer. Les chercheurs pensent que le puissant vent stellaire fait gonfler son atmosphère, voire la souffle comme les aigrettes d'un pissenlit... Ils n'excluent pas d'ailleurs qu'elle se volatilise et s'étire sur des millions de kilomètres, comme une queue de comète. Une grosse comète.

Les propriétés de son atmosphère ne sont pas bien connues mais dans ces conditions, la face éclairée, constamment bombardée par un rayonnement ultraviolet, est impropre à conserver des molécules comme l'eau, le dioxyde de carbone ou encore le méthane. En revanche, spéculent-ils, c'est peut-être le cas dans sa partie nocturne, plus abritée du redoutable rayonnement de l'étoile toute proche. Mais ce serait alors de façon temporaire.

« Les perspectives à long terme pour la vie ou l'immobilier sur Kelt-9b ne sont pas bonnes. »

Quoi qu'il en soit, on est loin d'un monde habitable, sans parler qu'en dépit de son jeune âge (300 millions d'années) relativement au Soleil, l'étoile approche déjà de sa fin. Il ne lui reste plus que quelques centaines de millions d'années avant de devenir une géante rouge.

« Les perspectives à long terme pour la vie ou l'immobilier sur Kelt-9b ne sont pas bonnes » ironise Keivan Stassun, de l'université Vanderbilt dans le Tennessee, qui a cosigné ces recherches. De toute façon, ce n'est pas exactement ce qu'ils recherchaient. La chasse aux planètes rocheuses dans les zones habitables d'étoiles sont plutôt l'apanage d'autres télescopes, mieux dotés en sensibilité et en résolution. Les télescopes Kelt (il y en a un dans chaque hémisphère), au contraire, se concentrent plutôt sur des millions d'étoiles brillantes. Une par une et en basse résolution. Ici, les astronomes veulent surtout mieux comprendre la formation des planètes autour de ce type d'étoiles chaudes et massives.

À présent, l'équipe souhaiterait regarder Kelt-9b d'un peu plus près à travers les yeux des télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, voire le James Webb dont le lancement est prévu en 2018. « Grâce à la chaleur aussi élevée qu'une étoile de cette planète, c'est une cible exceptionnelle à observer dans toutes les longueurs d'onde, de l'ultraviolet à l'infrarouge, lors de transits et d'éclipses, a commenté le coauteur Knicole Colon. De telles observations nous permettront d'avoir une vision aussi complète que possible de son atmosphère pour une planète hors de notre Système solaire. »

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