Découverte de l’élément le plus lourd d’une exoplanète sur un monde si chaud qu’il y pleut du fer
Le baryum est l’élément le plus lourd que l’on puisse trouver dans l’atmosphère d’une exoplanète. En général, ce métal alcalino-terreux tendre et argenté pesant 2,5 fois le poids du fer, se trouve dans les couches inférieures de l’atmosphère. Cependant, cela ne semble pas être le cas pour les géantes gazeuses ultra-chaudes WASP-76 b et WASP-121 b.
Précédemment :
Selon Tomás Azevedo Silva, doctorant à l’Université de Porto et à l’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) au Portugal, qui a dirigé l’étude (lien plus bas) :
Ce qui est curieux et contre-intuitif, c’est de savoir pourquoi on trouve un élément aussi lourd dans les couches supérieures de l’atmosphère de ces planètes.
Il n’existe pas beaucoup d’exoplanètes comme WASP-76 b et WASP-121 b. Toutes deux sont qualifiées de Jupiters ultra-chauds en raison de leur taille et du fait que leur surface atteint des températures supérieures à 1 000 °C. Ces planètes sont en effet très proches de leur étoile, si proches que leur orbite autour ne dure que quelques jours. Cela donne à ces planètes des caractéristiques inhabituelles, comme la possibilité d’une pluie de fer sur WASP-76 b.
Cette illustration présente le côté nocturne de l’exoplanète WASP-76b. À gauche de l’image, on voit la bordure nocturne de l’exoplanète, où elle passe du jour à la nuit. ( ESO/ M. Kornmesser)
La détection de baryum dans l’atmosphère de ces deux Jupiters ultra chauds laisse penser que cette classe de planètes pourrait être encore plus étrange qu’on ne le pensait. Les scientifiques sont curieux de savoir quel processus naturel pourrait placer un élément aussi lourd que le baryum à des altitudes aussi élevées dans ces exoplanètes. Par exemple, ici sur Terre, le baryum est parfois ajouté aux feux d’artifice pour leur donner une couleur vert vif.
Selon le coauteur de l’étude, Olivier Demangeon, un chercheur également de l’Université de Porto et de l’IA :
Compte tenu de la forte gravité des planètes, nous nous attendrions à ce que des éléments lourds comme le baryum tombent rapidement dans les couches inférieures de l’atmosphère. Pour l’instant, nous ne sommes pas sûrs des mécanismes.
L’équipe a analysé la lumière des étoiles qui avait été filtrée par les atmosphères de WASP-76 b et WASP-121 b à l’aide de l’instrument ESPRESSO sur le Very Large Telescope de l’ESO au Chili. Cela a permis de détecter plusieurs éléments, dont le baryum, qui étaient auparavant obscurcis.
Lorsqu’il s’agit d’étudier les atmosphères des exoplanètes, les Jupiters ultra-chauds sont les laboratoires les plus facilement accessibles. Ils constituent des cibles idéales pour l’étude de la lumière transmise par les atmosphères planétaires en raison de leur taille, des grandes hauteurs d’échelle atmosphérique et de la proximité de leur étoile.
Les progrès récents des instruments de spectroscopie à haute résolution, tels qu’ESPRESSO, ont permis de récupérer des spectres planétaires à haute résolution à partir d’observations de transit de jupiters ultra-chauds, nous donnant ainsi un aperçu rare des atmosphères de ces mondes extrêmes. De la détection d’éléments chimiques à l’évaporation des atmosphères en passant par l’étude des vents, la résolution des caractéristiques des spectres sur de courtes expositions s’est avérée être la clé pour définir ces lointaines atmosphères extraterrestres.
En fin de compte, ces nouveaux résultats démontrent que nos connaissances sur les exoplanètes sont encore très limitées. Les astronomes seront en mesure d’en apprendre davantage sur leur nature grâce à de futurs instruments tels que l’ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES), qui fonctionnera sur le prochain Télescope géant européen de l’ESO.
L’étude publiée dans Astronomy & Astrophysics : Detection of barium in the atmospheres of the ultra-hot gas giants WASP-76b and WASP-121b⋆ et présentée sur le site de l’Observatoire européen austral : Heaviest element yet detected in an exoplanet atmosphere.
