Du fer et du titane sur l’exoplanète KELT-9b

Des chercheurs estiment que l’atmosphère de l’exoplanète KELT-9b possède du titane et du fer. Avec une température de 4 000 degrés Celsius, cette exoplanète a la particularité d’être plus chaude que de nombreuses étoiles.


Vue d'artiste d'un coucher de soleil sur KELT-9b. L'étoile bleue chaude voisine couvre 35 degrés dans le 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 orange rougeâtre et vaporiser des métaux lourds tels que le fer et le titane - Crédit : Denis Bajram
Vue d'artiste d'un coucher de soleil sur KELT-9b. L'étoile bleue chaude voisine couvre 35 degrés dans le 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 orange rougeâtre et vaporiser des métaux lourds tels que le fer et le titane - Crédit : Denis Bajram

1Les exoplanètes peuvent orbiter très près de leur étoile hôte. Et si l’étoile hôte est beaucoup plus chaude que notre Soleil, alors l’exoplanète devient aussi chaude qu’une étoile. La planète la plus chaude a été découverte en 2017 par des astronomes américains. Aujourd’hui, une équipe internationale, dirigée par des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE) et des théoriciens de l’Université de Berne (UNIBE) en Suisse, a découvert la présence de vapeurs de et de dans l’atmosphère de cette planète. La détection de ces métaux lourds a été rendue possible par la température de surface de cette planète qui atteint plus de 4 000 degrés Celsius. Cette découverte est publiée dans la revue Nature.

L’exoplanète

KELT-9 est une étoile située à 650 années-lumière de la Terre dans la constellation du Cygne. Avec une température de plus de 10 000 degrés, elle est presque deux fois plus chaude que le soleil. Cette étoile est orbitée par une planète gazeuse géante, KELT-9b, qui est 30 fois plus proche que la distance de la Terre par rapport au Soleil. En raison de cette proximité, la planète tourne autour de son étoile en 36 heures et elle est chauffée à une température de plus de 4 000 degrés. Ce n’est pas aussi chaud que le soleil, mais plus chaud que de nombreuses étoiles. Jusqu’à présent, on ignorait l’aspect de son atmosphère et comment elle peut évoluer dans de telles conditions.

C’est pourquoi les chercheurs de NCCR PlanetS, affiliés à l’Université de Berne, ont récemment réalisé une étude théorique sur l’atmosphère de la planète KELT-9b. Les résultats de ces simulations montrent que la plupart des molécules doivent être sous forme atomique, car les liaisons qui les unissent sont rompues par des collisions entre des particules qui se produisent à ces températures extrêmement élevées selon Kevin Heng, professeur à l’UNIBE. C’est une conséquence directe de la température extrême. Leur étude prédit également qu’il devrait être possible d’observer du fer atomique gazeux dans l’atmosphère de la planète à l’aide des télescopes actuels.

La lumière révèle les composants chimiques de l’atmosphère

L’équipe UNIGE FOUR ACES1, qui fait également partie du PRN PlanetS du Département d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE, avait observé cette planète précisément au moment où elle se déplaçait devant son étoile hôte (pendant un transit). Pendant le transit, une infime fraction de la lumière provenant de l’étoile traverse l’atmosphère de la planète et l’analyse de cette lumière filtrée peut révéler la composition chimique de l’atmosphère. On fait cette analyse avec un , un instrument qui diffuse la lumière blanche dans ses couleurs composantes, appelée spectre. Si elle est présente parmi les composants de l’atmosphère, alors la vapeur de fer laisserait une empreinte bien reconnaissable dans le spectre de la planète.

En utilisant le spectrographe HARPS-North, construit à Genève et installé sur le Telescopio Nazionale Galileo à La Palma, les astronomes ont découvert un signal fort, correspondant à la vapeur de fer dans le spectre de la planète. Et en plus du fer, l’équipe a également détecté la signature d’un autre métal sous forme de vapeur : le titane.

Cette découverte révèle les propriétés atmosphériques d’une nouvelle classe de Jupiter ultra-chaud. Mais les scientifiques pensent que de nombreuses exoplanètes se sont complètement évaporées dans des environnements similaires à KELT-9b. Bien que cette planète soit probablement assez massive pour résister à l’évaporation totale, cette nouvelle étude démontre le fort impact du rayonnement stellaire sur la composition de l’atmosphère. Ces observations confirment que les températures élevées, régnant sur cette planète, brisent la plupart des molécules, y compris celles contenant du fer ou du titane. Dans les exoplanètes géantes plus froides, on pense que ces formes atomiques sont cachées dans les oxydes gazeux ou sous la forme de particules de poussière, ce qui les rend difficiles à détecter. Ce n’est pas le cas sur KELT-9b. Cette planète est un laboratoire unique pour analyser comment les atmosphères peuvent évoluer sous un rayonnement stellaire intense selon David Ehrenreich, chercheur principal de l’équipe FOUR ACES de l’UNIGE.

Sources

1.
Nature. Nature. 10.1038/s41586-018-0401-y » target= »_blank » rel= »noopener noreferrer »>http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0401-y. Published August 14, 2018. Accessed August 14, 2018.
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Houssen Moshinaly

Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009 et vulgarisateur scientifique.

Je m'intéresse à tous les sujets scientifiques allant de l'Archéologie à la Zoologie. Je ne suis pas un expert, mais j'essaie d'apporter mes avis éclairés sur de nombreux sujets scientifiques.

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