Des astronomes analysent l’atmosphère d’un type d’exoplanète qui n’existe pas dans notre système solaire

Jusqu’à présent, nous avons repéré plus de 4 000 planètes en orbite autour d’étoiles autres que notre Soleil, mais nous en savons très peu sur leur atmosphère. Récemment, des astronomes de la NASA ont réussi à sonder l’atmosphère de GJ 3470 b, une planète qui ne ressemble à aucune autre de notre système solaire. C’est la première fois pour ce genre de monde et cela pourrait être un pas vers l’identification de planètes potentiellement habitables.

Image d’entête : représentation artistique de la brulante GJ 3470b de la taille de Neptune, enfin presque… (NASA/ ESA/ D. Player (STScI))

GJ 3470 b est un type de planète communément appelé « Super-Terre« , ou c’est peut-être une « mini-Neptune« . La raison en est assez claire : avec une masse d’environ 12,6 fois celle de la Terre (5,9736×10²⁴ kg), elle fait s’équilibrer la balance entre la Terre et Neptune, qui a une masse de plus de 17 Terre. Bien que notre système solaire n’ait pas eu accès à cette classe d’objets, il se peut qu’ils/ elles constituent la majorité des planètes de la galaxie.

Mais jusqu’à présent, les astronomes n’avaient jamais été capables de faire le point sur ce qui se trouvait dans l’atmosphère de ce genre de monde. Les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer ont mené une étude spectroscopique de la planète en analysant les signatures de la lumière filtrée par l’air qui passait devant son étoile, ainsi que les pertes subies lorsque la planète passait derrière son étoile.

Les résultats furent inattendus. L’atmosphère était claire, avec de minces nuages, principalement composés d’hydrogène et d’hélium, autour d’un grand noyau rocheux. Curieusement, aucun élément plus lourd n’a été détecté.

Représentation artistique de l’atmosphère et de la position de l’exoplanète GJ 3470 b (NASA/ ESA/ L. Hustak (STScI))

Selon Björn Benneke, coauteur de l’étude :

Nous nous attendions à une atmosphère fortement enrichie en éléments plus lourds comme l’oxygène et le carbone qui forment de la vapeur d’eau et du méthane en abondance, similaire à ce que nous voyons sur Neptune. Au lieu de cela, nous avons trouvé une atmosphère si pauvre en éléments lourds que sa composition ressemble à celle du Soleil, riche en hydrogène/hélium.

Cela fait de GJ 3470 b une énigme. La planète orbite relativement près de son étoile et n’est que le deuxième « Neptune chaud » à avoir été découvert. On ne sait pas exactement comment il/ elle en est arrivée à cette taille et à cette proximité de l’étoile.

De précédentes études de GJ 3470 b (ci-dessous) ont montré que le rayonnement de l’étoile projetait rapidement l’atmosphère de l’exoplanète dans l’espace, suggérant qu’elle était à l’origine beaucoup plus grande, un « Jupiter chaud » en quelque sorte, mais qu’elle s’était depuis réduite à un « Neptune chaud ».

Précédemment :

Mais avec les nouvelles données atmosphériques prises en compte, l’équipe estime maintenant que la planète s’est formée à partir d’une masse rocheuse en son centre, qui a ensuite prélevé de l’hydrogène depuis un disque protoplanétaire de matière qui entourait autrefois l’étoile. Mais le celui-ci s’est dissipé avant qu’elle ne puisse devenir beaucoup plus grosse.

Toujours selon Benneke :

C’est une grande découverte du point de vue de la formation de la planète. Elle orbite très près de l’étoile et elle est beaucoup moins massive que Jupiter, 318 fois la masse de la Terre, mais a réussi à accréter l’atmosphère primordiale d’hydrogène/hélium qui est largement  » non polluée  » par des éléments plus lourds. Nous n’avons rien de tel dans le système solaire, et c’est ce qui le rend frappant.

L’étude publiée dans Nature Astronomy : A sub-Neptune exoplanet with a low-metallicity methane-depleted atmosphere and Mie-scattering clouds et présentée sur le site de la NASA : Atmosphere of Midsize Planet Revealed by Hubble, Spitzer.