Cienciaes.com : L’atmosphère de l’exoplanète. Nous avons parlé avec Antonio Claret.

Depuis la découverte de la première exoplanète autour d’une étoile de type solaire, leur nombre n’a cessé de croître. Toutefois, un tel succès ne doit pas obscurcir notre vision. Détecter une planète en orbite autour d’une étoile autre que la nôtre semble être une tâche relativement facile, mais découvrir à quoi ressemble réellement cette planète est une autre affaire.

Remettons les choses à leur place. Le Soleil est l’étoile la plus proche que nous connaissons et il suffit de l’observer aux moments où il touche l’horizon pour se rendre compte qu’il nous présente un disque circulaire d’une taille similaire à la pleine Lune. Mais cela n’arrive qu’avec le Soleil, si on s’en éloigne de plus en plus, le disque deviendra plus petit jusqu’à devenir un point lumineux. C’est ainsi que nous voyons le reste des étoiles. Ils sont si loin que, quelle que soit la qualité du télescope utilisé, leur image est toujours un petit point lumineux sans forme définie. Cela étant, certains pourraient se demander : comment est-il possible qu’ils nous offrent continuellement ces images surprenantes d’étoiles aux disques brillants et, plus difficile encore, de planètes extrasolaires avec de belles vues de montagnes, de vallées et de cieux ornés de lunes et de corps annelés ? Je sais que vous le savez, mais cela va sans dire : ces images ne sont pas réelles. Ce sont des impressions artistiques inventées pour attirer notre attention, oui, avec le sain intérêt de nourrir notre passion pour la science.

Si ces planètes lointaines étaient réelles, l’article publié dans Nature, que nous avons l’intention d’expliquer aujourd’hui, n’aurait aucun sens. Après tout, quelle importance pourrait-il avoir de découvrir les composés chimiques présents dans l’atmosphère d’une planète extrasolaire, alors que nous disposons déjà d’une image montrant sa surface et son ciel en détail ?

Revenons au terrain de la réalité. Les images authentiques, celles qui servent réellement à découvrir les planètes extrasolaires, ne montrent que des points de lumière lointains, une lumière dont, grâce à des observations minutieuses, des techniques sophistiquées et de lourds calculs théoriques, on peut extraire des informations. Ce qui est vraiment impressionnant, c’est de comprendre comment, avec si peu, les scientifiques parviennent à découvrir autant de choses. Nous avons aujourd’hui une bonne manière de comprendre ce travail dans l’article signé, entre autres, par notre invité et collaborateur de CienciaEs, Antonio Claret, astrophysicien théoricien à l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie (AAI).

Un article, publié dans Nature, nous parle d’une planète extrasolaire appelée ÉTAITp-19b, qui tourne autour d’une étoile située dans la constellation Vela, à une telle distance que sa lumière met près de mille ans pour nous parvenir. C’est une planète si lointaine qu’il n’y a pas d’image directe d’elle ; sa présence est déduite de la lumière qui nous parvient de son étoile. Malgré cela, les scientifiques ont réussi à obtenir non seulement des données sur sa masse et son orbite, mais ont également réussi à découvrir l’existence de certaines molécules présentes dans son atmosphère. “C’est une planète très intéressante car elle est très proche de la limite de Roche, qui est la distance minimale à laquelle elle peut s’approcher de son étoile mère sans être détruite par les forces de marée”, explique Antonio.
Bordeaux. Le titre de l’article le garantit : Détection d’oxyde de titane dans l’atmosphère d’un Jupiter chaud
Plusieurs questions se posent à la lecture de ce titre. Qu’est-ce qu’un Jupiter chaud ? Comment connaître son atmosphère ? Quelle est l’importance de l’oxyde de titane ?

Le but de ce résumé n’est pas de répondre à toutes les questions, Antonio Claret le fait déjà dans ce podcast, cependant, je vais donner quelques informations pour vous inciter à écouter l’interview.

Un Jupiter chaud est, comme son nom l’indique, une planète géante de taille similaire à Jupiter. L’adjectif « chaud » est dû à la température élevée atteinte par sa surface lorsqu’elle tourne très près de l’étoile. GUÊPE-19b mérite bien son surnom car les scientifiques ont réussi à découvrir que sa masse est 1,15 fois celle de Jupiter et que sa température s’élève au-dessus de 2 000 K. Vous l’aurez compris, cela n’a aucun sens de parler de la possibilité de la vie, car moins comme la nôtre, car dans ces conditions, aucun bug ne peut y résister.

Nous savons que plus une planète est proche de son étoile, moins elle met de temps à orbiter autour d’elle. Aussi, GUÊPE-19b est si proche que sa période est la plus courte connue jusqu’à présent, à peine 19 heures. Pouvez-vous imaginer à quoi ressemblerait la Terre si notre année durait moins d’un jour ? L’affaire ne s’arrête pas là, la proximité de l’étoile est telle que la planète est très proche de dépasser la limite au-delà de laquelle elle ne pourra plus résister aux forces de marée et commencera à se briser en morceaux.
Cela ne s’est pas encore produit, mais si cela se produisait, nous pourrions l’observer car son orbite est dans notre champ de vision avec l’étoile et cela fait que la planète passe devant elle, provoquant une éclipse ou un transit, à chaque tour.

Lorsque l’étoile a la planète derrière elle, elle la cache et sa lumière nous parvient sans interférence, mais lorsque la planète passe devant, la lumière de l’étoile change et nous recevons l’image mixte des deux corps. La comparaison entre les deux mesures permet d’extraire séparément des informations sur l’étoile et la planète. Pendant le transit, une partie de la lumière de l’étoile traverse l’atmosphère de la planète et par conséquent, certaines de ses fréquences électromagnétiques (couleurs) sont absorbées, laissant une trace de sa présence qui nous parvient.

Elyar Sedaghati et ses collègues ont utilisé un télescope de 8,2 mètres (UT1) du Very Large Telescope (ALV) de l’Observatoire européen austral (QUE) pour observer divers transits de GUÊPE-19b. Les observations ont été réalisées entre le 11 novembre 2014 et le 29 février 2016. Les analyses des données d’observation, ainsi que les calculs théoriques fournis par Antonio Claret, ont permis de connaître plus précisément les paramètres de la planète et de détecter certains des composants de son atmosphère : eau, sodium et oxyde de titane. L’existence d’oxyde de titane avait été théoriquement proposée dans les atmosphères d’exoplanètes chaudes, mais jusqu’à présent elle n’avait pas été détectée.

Je vous invite à écouter Antonio Claret, astrophysicien théoricien à l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie de SCCI à Grenade où il mène des recherches sur les modèles d’évolution stellaire, la microlentille gravitationnelle et les exo-planètes.

Référence:
Sedaghati et coll. Détection d’oxyde de titane dans l’atmosphère d’un Jupiter chaud. Nature. EST CE QUE JE 10.1038/nature23651