L’exoplanète enflammée WASP-76b – un Jupiter chaud, où il pleut du fer – pourrait être plus chaude qu’on ne le pensait auparavant. Crédit : ESO/M. Kornmesser
Considéré comme un ultra-chaud Jupiter – un endroit où le fer se vaporise, se condense du côté nuit puis tombe du ciel comme de la pluie – le WASP-76b ardent et infernal exoplanète peut-être encore plus grésillant que les scientifiques ne l’avaient imaginé.
Une équipe internationale, dirigée par des scientifiques de l’Université Cornell, de l’Université de Toronto et de l’Université Queen’s de Belfast, rapporte la découverte de calcium ionisé sur la planète – suggérant une température atmosphérique plus élevée qu’on ne le pensait, ou de forts vents dans la haute atmosphère.
La découverte a été faite dans des spectres à haute résolution obtenus avec Gemini North près du sommet du Mauna Kea à Hawaï.
Les Jupiters chauds sont nommés pour leurs températures élevées, en raison de la proximité de leurs étoiles. WASP-76b, découverte en 2016, se trouve à environ 640 années-lumière de la Terre, mais si proche de son étoile de type F, qui est légèrement plus chaude que le soleil, que la planète géante effectue une orbite tous les 1,8 jour terrestre.
Les résultats de la recherche sont les premiers d’un projet pluriannuel dirigé par Cornell, Exoplanets with Gemini Spectroscopy survey, ou ExoGemS, qui explore la diversité des atmosphères planétaires.
« Alors que nous effectuons la télédétection de dizaines d’exoplanètes, couvrant une gamme de masses et de températures, nous développerons une image plus complète de la véritable diversité des mondes extraterrestres – de ceux assez chauds pour abriter des pluies de fer à d’autres avec des climats plus modérés, de ceux plus lourds que Jupiter à d’autres pas beaucoup plus gros que la Terre », a déclaré le co-auteur Ray Jayawardhana, Harold Tanner Doyen du Collège des Arts et des Sciences de l’Université Cornell et professeur d’astronomie.
« Il est remarquable qu’avec les télescopes et les instruments d’aujourd’hui, nous pouvons déjà en apprendre beaucoup sur les atmosphères – leurs constituants, leurs propriétés physiques, la présence de nuages et même les modèles de vent à grande échelle – des planètes en orbite autour d’étoiles à des centaines d’années-lumière, », a déclaré Jayawardhana.
Le groupe a repéré un rare trio de raies spectrales dans des observations très sensibles de l’atmosphère de l’exoplanète WASP-76b, publiées dans le Lettres de revues astrophysiques le 28 septembre et présenté le 5 octobre à la réunion annuelle de la Division for Planetary Sciences de l’American Astronomical Society.
« Nous voyons tellement de calcium ; c’est une caractéristique vraiment forte », a déclaré la première auteure Emily Deibert, étudiante au doctorat à l’Université de Toronto, dont le conseiller est Jayawardhana.
“Cette signature spectrale du calcium ionisé pourrait indiquer que l’exoplanète a des vents très forts dans la haute atmosphère”, a déclaré Deibert. “Ou la température atmosphérique sur l’exoplanète est beaucoup plus élevée que nous ne le pensions.”
Étant donné que WASP-76b est verrouillé par les marées – dans ce qu’un côté fait toujours face à l’étoile – il a un côté nuit permanent qui arbore une température relativement fraîche de 2 400 degrés. Fahrenheit température moyenne. Son côté jour, tourné vers l’étoile, a une température moyenne de 4 400 degrés F.
Deibert et ses collègues ont examiné la zone de température modérée, sur le limbe de la planète entre le jour et la nuit. “L’exoplanète se déplace rapidement sur son orbite et c’est ainsi que nous avons pu séparer son signal de la lumière des étoiles”, a-t-elle déclaré. “Vous pouvez voir que l’empreinte de calcium sur les spectres se déplace rapidement avec la planète.”
L’enquête ExoGemS – destinée à étudier 30 planètes ou plus – est dirigée par Jake Turner, un boursier Carl Sagan en NasaHubble Fellowship program, qui fait partie du département d’astronomie (A&S) de Cornell et est également conseillé par Jayawardhana.
Les astronomes continuent d’approfondir leurs connaissances pour comprendre les exoplanètes, considérées comme un rêve il y a deux décennies. “Nos travaux, et ceux d’autres chercheurs, ouvrent la voie à l’exploration des atmosphères des mondes terrestres au-delà de notre système solaire”, a déclaré Turner.
Référence : « Détection de calcium ionisé dans l’atmosphère du Jupiter ultra-chaud WASP-76b » par Emily K. Deibert, Ernst JW de Mooij, Ray Jayawardhana, Jake D. Turner, Andrew Ridden-Harper, Luca Fossati, Callie E. Hood, Jonathan J. Fortney, Laura Flagg, Ryan MacDonald, Romain Allart et David K. Sing, 28 septembre 2021, Les lettres du journal astrophysique.
DOI : 10.3847/2041-8213/ac2513
Les autres auteurs de l’article incluent Ernst JW de Mooij de l’Université Queen’s de Belfast; Luca Fossati de l’Académie autrichienne des sciences ; Callie E. Hood et Jonathan J. Fortney, tous deux de l’Université de Californie, Santa Cruz ; Romain Allart de l’Université de Montréal; et David K. Sing de l’Université Johns Hopkins. Les Cornelliens comprenaient les chercheurs Andrew Ridden-Harper et Laura Flagg, tous deux du groupe de Jayawardhana, et Ryan MacDonald. Une partie de cette recherche a été financée par la NASA.
Gemini North fait partie de l’observatoire international Gemini, un programme du NOIRLab de la National Science Foundation.
