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Exoplanète : Chandra observe le premier transit planétaire aux rayons X

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C'est une première. On vient d'observer un transit planétaire dans la courbe de lumière de l'étoile HD 189733A dans le domaine des rayons X. L'exoplanète que Chandra a vu transiter n'est en réalité pas une inconnue. Il s'agit de la célèbre HD 189733b, la Jupiter chaude la plus proche du Système solaire.

L'étoile HD 189733A avec le transit de son exoplanète HD 189733b en vue d’artiste. L'atmosphère de la Jupiter chaude est dilatée par la chaleur, et s'évapore sous l'action des rayons X produits par l'étoile. En haut à droite, l'image prise par Chandra montre le système binaire constitué par HD 189733A et sa compagne, une naine rouge. HD 189733b est noyée dans le rayonnement X de HD 189733A, alors que la source tout en bas de l'image est une étoile qui ne fait pas partie de l'étoile double. © Rayons X : Nasa, CXC, SAO, K. Poppenhaeger et al. ; Illustration : Nasa, CXC, M. Weiss

Voilà que l'exoplanète HD 189733b fait à nouveau parler d'elle. Voilà peu de temps, on avait réussi à déterminer la couleur de son atmosphère grâce aux observations faites avec le télescope Hubble. Des particules constituées de silicates dans son atmosphère la faisaient apparaître bleue dans le visible en diffusant la lumière de son étoile hôte, HD 189733A.

Des astrophysiciens viennent de déposer sur arxiv un article dans lequel ils annoncent avoir observé plusieurs transits planétaires avec HD 189733b, mais dans le domaine des rayons X. Six transits ont ainsi été découverts dans les mesures réalisées avec le satellite Chandra de la Nasa, et un transit dans celles faites avec le télescope XMM Newton de l'Esa. Il s'agit d'une grande première, car aucun transit planétaire n'avait encore été observé dans le domaine des rayons X.

HD 189733b, la Jupiter chaude la plus proche du Système solaire

Cette découverte n'est guère surprenante, HD 189733b étant l'une des exoplanètes les plus étudiées. Et on le comprend, puisqu'il s'agit tout simplement de la Jupiter chaude la plus proche du Système solaire, à seulement 63 années-lumière de nous. Celle-ci est étudiée dans le domaine du visible, des rayons X et des ultraviolets depuis une décennie environ.

Une vue d'artiste de Chandra en plein travail. Sa sensibilité aux rayons X a révolutionné l'image que l'on se faisait de l'univers, par exemple avec la matière noire. © Nasa

Il est ainsi connu que du fait de sa proximité à son étoile, HD 189733b est en train de perdre son atmosphère à cause de l'importance des flux de rayonnements X et ultraviolet à laquelle elle est soumise. De 0,1 à 0,6 million de tonnes de matière s'évaporeraient dans l'espace chaque seconde. Il s'agit donc d'un autre exemple d'exoplanète, avec HD 209458b, en train de perdre de la masse du fait de son étoile compagne.

L’étoile compagne de HD 189733A observée aux rayons X

Les astrophysiciens ont observé que la courbe de lumière du transit de HD 189733b dans le domaine des rayons X possédait une chute de l'intensité lumineuse trois fois plus forte que dans le domaine visible à chaque transit. Cela peut vouloir dire que les couches dilatées de l'atmosphère de la planète extrasolaire sont opaques dans le domaine des rayons X. Une hypothèse qui reste à vérifier.

Les chercheurs ont aussi observé aux rayons X l'étoile compagne de HD 189733A. On savait que les deux astres formaient un système binaire (HD 189733) doté d'une période orbitale de 3.200 ans environ. Mais la naine rouge associée à HD 189733A n'avait encore jamais été observée dans ces longueurs d'onde.

HD 189733A, une étoile âgée rajeunie par son exoplanète ?

Il y a d'ailleurs un fait curieux concernant ces deux étoiles. Comme toutes les étoiles doubles, elles sont nées ensemble dans un même nuage moléculaire. Or, HD 189733A est magnétiquement bien plus active que sa compagne, tourne plus vite sur elle-même et est 30 fois plus brillante dans le domaine des rayons X. D'ordinaire, on en conclurait que la naine rouge est plus âgée de 3 à 3,5 milliards d'années, d'après la théorie de la structure et de l'évolution stellaire. Ce qui est impossible dans le cas présent.

Une explication plausible a été avancée : la proximité de HD 189733b, qui boucle une orbite en seulement 2,2 jours, serait la clé de l'énigme. Les forces de marée qu'exerce l'exoplanète sur son étoile la maintiendraient dans un état qui la fait apparaître plus jeune qu'elle ne l'est en réalité.

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