Kepler-13Ab, une exoplanète où il neige de la crème solaire

Bienvenue sur l’exoplanète Kepler-13Ab. Nous vous recommandons de mettre de la crème solaire, car la température avoisine les 2 760 degrés Celisus, mais pendant la nuit, vous pourrez récolter du dioxyde de titane qui tombe du ciel de cette planète et qui est le principal ingrédient des crèmes solaires.


Illustration d'artiste de l'exoplanète Kepler-13Ab - Crédit : NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
Illustration d'artiste de l'exoplanète Kepler-13Ab - Crédit : NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Les astronomes de Penn State ont utilisé le télescope spatial Hubble pour trouver une exoplanète géante où il neige du qui est l’ingrédient actif de la . Ces observations de Hubble sont les premières détections de ce processus appelé piège à froid sur une exoplanète. Cette découverte, et d’autres observations faites par l’équipe de Penn State donnent un aperçu de la complexité des conditions météorologiques et de la composition de l’atmosphère sur les exoplanètes et elles pourraient un jour servir à évaluer l’habitabilité des planètes terrestres.

Les études atmosphériques que nous menons actuellement sur ces exoplanètes géantes similaires à Jupiter sont des tests sur la façon dont nous allons étudier les planètes telluriques selon Thomas Beatty, professeur de recherche en astronomie à Penn State et auteur principal de l’étude. Le fait d’en apprendre plus sur les atmosphères de ces exoplanètes nous aidera pour étudier des planètes plus petites qui sont plus difficiles à voir et qui ont des caractéristiques plus compliquées dans leurs atmosphères. Les résultats de l’équipe sont publiés dans The Astronomical Journal.1

L’équipe de Beatty a ciblé la planète parce que c’est l’une des plus exotiques des exoplanètes connues. Sa température de jour est de près de 2 760 degrés Celsisus. Kepler-13Ab est si proche de son étoile qu’elle est verrouillée dans la mesure où un côté fait toujours face à l’étoile tandis que l’autre côté est dans l’obscurité permanente. L’équipe a découvert que les chutes de neige ne se produisent que sur le côté nocturne permanent de la planète. Tous les visiteurs de cette exoplanète auraient besoin de stocker cette crème solaire qui tombe de l’atmosphère, car ils ne la trouveront pas sur le côté brûlant de la journée.

La comparaison de l'exoplanète Kepler-13Ab par rapport aux planètes du système solaire. Kepler-13Ab est 6 fois plus massive que notre Jupiter - Crédit : NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

La comparaison de l’exoplanète Kepler-13Ab par rapport aux planètes du système solaire. Kepler-13Ab est 6 fois plus massive que notre Jupiter – Crédit : NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

Les astronomes ne cherchaient pas précisément le dioxyde de titane. Mais leurs études ont révélé que l’atmosphère de cette exoplanète géante est plus fraîche à haute altitude ce qui était surprenant parce que c’est le contraire de ce qui se passe sur d’autres Jupiters chauds. Le dioxyde de titane dans les atmosphères des autres Jupiters chauds absorbe la lumière et la réémet sous forme de chaleur ce qui rend l’atmosphère plus chaude à haute altitude. Même à des températures beaucoup plus froides, la plupart des géantes gazeuses de notre système solaire ont également des températures plus chaudes à des altitudes plus élevées.

Intrigués par cette découverte surprenante, les chercheurs ont conclu que la forme gazeuse, absorbant la lumière du dioxyde de titane, était supprimée de l’atmosphère de la planète Kepler-13Ab pendant la journée. Sans le dioxyde de titane pour absorber la lumière du jour, la température atmosphérique devient plus froide avec l’augmentation de l’altitude.

Les astronomes suggèrent que des vents puissants sur Kepler-13Ab entraînent le gaz de dioxyde de titane en le condensant en des flocons cristallins qui forment des nuages. La gravité de la surface de Kepler-13Ab, 6 fois supérieure à celle de Jupiter, extrait ensuite la neige de dioxyde de titane de la haute atmosphère et la piège dans la basse atmosphère du côté nocturne de la planète.

La compréhension des climats des autres mondes a été l’une des grandes énigmes de la dernière décennie selon Jason Wright, professeur agrégé d’astronomie à Penn State et l’un des co-auteurs de l’étude. En voyant ce processus de piège à froid en action, on a découvert une pièce importante de ce puzzle.

Les observations de l’équipe confirment une hypothèse datant de plusieurs années selon laquelle ce type de précipitation pourrait se produire sur des planètes massives et chaudes à forte gravité. Ce processus de précipitation se produit probablement sur la plupart des Jupiters chauds observés, mais ces géantes gazeuses possèdent une gravité de surface inférieure à celle de Kepler-13Ab selon Beatty. La neige de dioxyde de titane ne tombe pas assez loin dans ces atmosphères et elle retourne à la partie la plus chaude du jour où elle se revaporise en retournant à un état gazeux.

Les chercheurs ont utilisé la Wide Field Camera 3 de Hubble pour effectuer des observations spectroscopiques de l’atmosphère de l’exoplanète dans la lumière proche de l’infrarouge. Hubble a fait les observations alors que l’exoplanète passait derrière son étoile qui est un événement de transit appelé une éclipse secondaire. Ce type de transit fournit des informations sur la température des composants de l’atmosphère sur le côté de la planète exoplanète.

Ces observations de Kepler-13Ab nous disent comment les condensats et les nuages se forment dans les atmosphères des Jupiters très chaudes et comment la gravité affectera la composition d’une atmosphère selon Beatty. Quand vous regardez ces planètes, vous devez connaitre non seulement leur température, mais également leur gravité.

Sources

1.
Beatty TG, Madhusudhan N, Tsiaras A, et al. Evidence for Atmospheric Cold-trap Processes in the Noninverted Emission Spectrum of Kepler-13Ab Using HST/WFC3. A. 2017;154(4):158. doi: 10.3847/1538-3881/aa899b

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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