Parmi les Jupiter chaudes découvertes en 20 ans, seules quelques rares études ont permis d'en savoir plus sur leur atmosphère. Ces recherches, encore à leurs balbutiements, ont montré que certaines d'entre elles présentaient une abondance d'eau plus faible que prévu, contrariant les modèles. Une équipe internationale a passé au crible un échantillon de dix Jupiter chaudes et apporte enfin une solution à cette énigme : l'eau serait parfois dissimulée par l'atmosphère, qui diffère beaucoup d'une exoplanète à l'autre.

Parmi les quelque 2.000 exoplanètes recensées en 20 ans (2.031 pour Exoplanet.eu et 1.916 pour PlanetQuest de la NasaNasa), 1.116 au minimum sont des Jupiter chaudes à l'instar de la première de la liste, 51 Pegasi b, débusquée en 1995. Aussi grosses et massives (ou plus) que notre Jupiter, ces planètes ont la particularité de graviter très près de leur étoileétoile hôte, à quelques millions de km seulement. Aussi, leur période orbitalepériode orbitale n'est que de quelques jours, et non une douzaine d'années comme notre planète géanteplanète géante ! Ce fut une véritable surprise, il y a 20 ans. Les astronomesastronomes misaient en effet davantage sur la découverte de systèmes extrasolairesextrasolaires comparables au nôtre, où les planètes géantes circulent à plusieurs centaines de millions de km de leur étoile. Il a bien fallu se rendre à l'évidence et s'habituer, étant donné le grand nombre de cas détectés depuis. Il y a cependant d'un biais observationnel car leur présence se signale beaucoup plus facilement que celle de petites planètespetites planètes plus éloignées, si bien que l'on pourrait penser, à tort, que cette catégorie de poids lourds domine la population globale (galactique) d'exoplanètes.

Leur grande proximité avec leurs soleilssoleils, qui peut les rendre difficiles à observer à cause de l'excès de luminositéluminosité, peut aussi être un atout pour les chercheurs qui souhaitent caractériser l'atmosphèreatmosphère des autres mondes. Avec HubbleHubble, plusieurs équipes ont d'ores et déjà profité du passage de quelques-unes d'entre elles devant leur étoile (transittransit) pour sonder leurs couches supérieures. Leurs recherches posent toutefois une énigme : certaines Jupiter chaudesJupiter chaudes présentent une abondance d'eau plus faible que ce que les modèles prédisent...

Illustration de HD 209458b, surnommée Osiris, la première exoplanète découverte par transit et une des toutes premières observées directement par spectroscopie. Hubble et Spitzer ont révélé la présence dans son atmosphère de gaz carbonique, de méthane et de vapeur d’eau. Elle gravite en 3,5 jours seulement autour de son étoile. © Nasa, JPL-Caltech, T. Pyle (SSC)

Illustration de HD 209458b, surnommée Osiris, la première exoplanète découverte par transit et une des toutes premières observées directement par spectroscopie. Hubble et Spitzer ont révélé la présence dans son atmosphère de gaz carbonique, de méthane et de vapeur d’eau. Elle gravite en 3,5 jours seulement autour de son étoile. © Nasa, JPL-Caltech, T. Pyle (SSC)

Deux hypothèses pour expliquer ce manque d’eau

Pour les astronomes, ce problème de manque d'eau pourrait trouver une explication par une pénurie de la moléculemolécule dans les nébuleusesnébuleuses primitives où se sont formées les planètes, « mais cela nous obligerait à repenser complètement nos théories actuelles sur la façon dont les planètes sont nées » a déclaré Jonathan Fortney, de l'université de Californie, qui a cosigné une étude sur les atmosphères d'un échantillon de dix Jupiter chaudes.

Pour son enquête, une équipe internationale a donc scruté l'enveloppe gazeuse de dix candidates (WASP-12b, WASP-6b, WASP-31b, WASP-39b, HD 189733b, HAT-P-12b, WASP-17b, WASP-19b, HAT-P-1b et HD 209458b) avec les télescopestélescopes spatiaux Hubble et SpitzerSpitzer. Ils ont ainsi obtenu un large spectrespectre dans le visible et l'infrarougeinfrarouge qui leur ont permis de comparer, d'un cas à l'autre, leurs tailles dans les deux longueurs d'ondelongueurs d'onde. Les chercheurs ont pu constater une corrélation frappante entre manque d'eau dans les Jupiter chaudes et atmosphères plus nuageuses. En effet, certaines des planètes géantes qui affichent un rayon plus petit dans l'infrarouge - plus pénétrant - sont soupçonnées de détenir autant d'eau que le modèle le prévoit... mais celle-ci serait en réalité camouflée par une couche nuageuse supérieure. À l'inverse, la présence de l'eau se signale plus fortement pour les exoplanètes dont l'atmosphère apparaît « claire ».

« C'est la première fois que nous avons une couverture de longueurs d'onde suffisante pour comparer les multiples caractéristiques d'une planète à une autre, a commenté David Chantez, de l'université d'Exeter (Royaume-Uni), l'auteur principal de l'article publié dans Nature, nous avons découvert que les atmosphères planétaires sont beaucoup plus diversifiées qu'attendu. » Cette diversité des genres observée depuis 1995 est une des grandes leçons que nous dispense la chasse aux exoplanètes, laquelle ne fait que commencer...