Pour la première fois, des astronomes détectent directement du fer et du titane dans l’atmosphère d’une exoplanète

Des scientifiques ont directement observé la signature des atomes de fer et de titane dans l’atmosphère d’une exoplanète à 600 années-lumière de la Terre.

Si des planètes sont plus chaudes que KELT-9b, nous ne les avons pas encore trouvées. Non seulement cette boule de gaz rôtie obtient la première place pour ses températures, mais elle peut maintenant prétendre être la première planète connue pour avoir des atomes de fer et de titane dans son atmosphère.

Image d’entête : représentation artistique d’un coucher de soleil sur KELT-9b. L’étoile bleue chaude à proximité couvre 35° du ciel de la planète, soit environ 70 fois la taille apparente du soleil dans le ciel de la Terre. Sous ce soleil brûlant, l’atmosphère de la planète est suffisamment chaude pour briller dans des tons rouge-orange et vaporiser des métaux lourds tels que le fer et le titane. (Denis Bajram)

Pour la majorité d’entre nous, cette découverte n’est qu’un endroit extrême de plus que nous ne visiterons jamais dans notre galaxie. Pour les astronomes désireux de trouver de meilleures façons d’étudier les planètes en dehors de notre système solaire, cette découverte pourrait avoir des applications plus utiles.

Une équipe de chercheurs de toute l’Europe a utilisé les données du spectrographe HARPS-N (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern Hemisphere) aux îles Canaries pour repérer les éléments de l’atmosphère de la planète.

Les astronomes ont d’abord publié des données sur la température de KELT-9b l’an dernier, estimant qu’elle a augmenté d’environ 4 300 °Celsius. En comparaison, la surface de notre propre Soleil est juste en dessous des 6000 °C.

La chaleur inhabituelle de KELT-9b vient d’une relation assez intime avec son étoile, HD 195689 (ou KELT-9), une étoile avec un peu plus du double de la masse de notre Soleil à environ 620 années-lumière.

Il n’y a pas de moyen facile de savoir exactement à quelle distance se trouvent les deux objets, mais KELT-9b, qui fait à peu près le double de la taille de Jupiter, peut faire le tour de son étoile en un peu moins de 36 heures, donc la distance ne doit pas être énorme.

Les premières observations ont suggéré que l’exoplanète a une atmosphère composée principalement d’hydrogène. Mais pour vraiment avoir une idée du caractère de la planète, il est important de détecter les empreintes d’autres éléments. Avec une température moyenne aussi élevée, les chercheurs ont théorisé que des métaux transitoires communs tels que le fer pourraient apparaître dans l’atmosphère à la fois sous forme d’atomes chargés et libres.

Les températures qui vaporisent les métaux ne sont pas inconnues parmi les exoplanètes. Le  » Jupiter chaud  » WASP-12b aurait une température de surface d’environ 2 000°C, faisant bouillir l’aluminium et le titane dans les nuages. Mais KELT-9b est assez chaude pour empêcher la formation de condensats, ce qui signifie qu’elle pourrait avoir un ciel sans nuages parsemé de vapeur métallique.

L’équipe de recherche a utilisé la spectroscopie d’émission pour rechercher des traces de fer et de titane dans les données enregistrées avec HARPS-N sur KELT-9b l’année dernière, et elle indique maintenant que l’atmosphère de la planète contient les deux formes, ionique et neutre.

Si l’on peut être assez certain que les éléments sont présents, leurs proportions exactes restent un mystère. L’analyse nécessite un ensemble de critères pour tenir compte de l’effet de notre propre atmosphère sur le spectre, ce que nous n’avons pas encore.

Heureusement, des découvertes comme celle-ci sont exactement ce dont les astronomes ont besoin pour développer de meilleurs outils d’interprétation des émissions spectrales des exoplanètes. À l’heure actuelle, les chercheurs sont forcés de se fier à certaines hypothèses sur les mélanges de matériaux qui composent les planètes éloignées. Ce n’est pas nécessairement une mauvaise chose, mais cela se fait au prix de la précision. Fixer les proportions des éléments clés conduira à de meilleures méthodes pour classer les mondes lointains et définir en détail leurs listes d’ingrédients. Et c’est ce que nous avons de mieux en ce moment. Même si nous réussissons à envoyer des sondes aux étoiles voisines, notre capacité à nous rapprocher d’une multitude de mondes lointains est bientôt pratiquement nulle.

Donc, si nous voulons étudier la liste toujours plus longue des planètes que nous découvrons, nous sommes limités à obtenir autant de détails que possible de la faible lueur de la lumière qui s’échappe de leurs surfaces.

On ne voudra peut-être jamais aller à KELT-9b. Mais son ciel de fer n’est que le moyen d’accéder aux connaissances du reste de l’Univers.

L’étude publiée dans Nature : Atomic iron and titanium in the atmosphere of the exoplanet KELT-9b et présentée sur le site de l’université de Genève : Du fer et du titane dans l’atmosphère d’une exoplanète.