L’élément Le Plus Lourd Jamais Détecté Dans Une Atmosphère D’exoplanète

À l’aide du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral (VLT de l’ESO), les astronomes ont repéré l’élément le plus lourd jamais trouvé dans l’atmosphère d’une exoplanète: le baryum. Ils ont été surpris de trouver du baryum à haute altitude dans les atmosphères des géantes gazeuses ultra-chaudes WASP-76 b et WASP-121 b – deux exoplanètes, des planètes qui orbitent autour d’étoiles en dehors de notre système solaire. Cette découverte inattendue laisse planer des doutes sur ce à quoi peuvent ressembler ces ambiances exotiques.

‘‘La partie déroutante et contre-intuitive est la suivante : pourquoi y a-t-il un élément si lourd dans les couches supérieures de l’atmosphère de ces planètes?’’ déclare Tomás Azevedo Silva, titulaire d’un doctorat, étudiant au College of Porto, et à l’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) au Portugal qui a dirigé la recherche publiée aujourd’hui en astronomie et astrophysique.

WASP-76 b et aussi WASP-121 b ne sont pas des exoplanètes ordinaires. Les deux sont appelés Jupiters ultra-chauds, car ils sont comparables en dimension à Jupiter, tout en ayant des températures de surface extrêmement élevées dépassant les 1000°C. Cela résulte de leur proximité avec leurs étoiles hôtes, ce qui signifie également qu’une orbite autour de chaque étoile ne prend qu’un à deux jours. Cela donne plutôt à ces planètes des caractéristiques exotiques; dans WASP-76 b, par exemple, les astronomes soupçonnent qu’il pleut du fer.

La découverte

Cependant, malgré tout, les chercheurs ont été surpris de découvrir du baryum, qui est 2,5 fois plus lourd que le fer, dans les hautes atmosphères de WASP-76 b et WASP-121 b. “Étant donné la forte gravité des planètes, on pourrait s’attendre à ce que des éléments lourds comme le baryum tombent rapidement dans les basses couches de l’atmosphère”, explique le co-auteur Olivier Demangeon, chercheur par ailleurs à l’Université de Porto et à l’IA.

‘’Cela restait, en quelque sorte, une découverte “accidentelle”, explique Azevedo Silva. “Nous n’attendions pas ou ne recherchions pas de baryum en particulier, et avons également dû vérifier que cela provenait vraiment de la planète car il n’avait jamais été observé sur aucune exoplanète auparavant.”

Le fait que du baryum ait été repéré dans les atmosphères de ces deux Jupiters ultra-chauds suggère que cette catégorie de planètes pourrait être encore plus étrange qu’on ne le pensait. Bien que nous observions occasionnellement du baryum dans notre propre ciel, comme la couleur verte brillante des feux d’artifice, la question pour les chercheurs est de savoir quel processus naturel ferait que cet élément lourd se trouve à des altitudes aussi élevées dans ces exoplanètes. “Pour le moment, nous ne savons pas quels sont les mécanismes”, explique Demangeon.

Dans la recherche des atmosphères d’exoplanètes, les Jupiters ultra-chauds sont extrêmement utiles. Comme l’explique Demangeon : “Étant gazeux et tièdes, leurs environnements sont très étendus et sont donc plus faciles à observer et à étudier que ceux de planètes plus petites ou plus froides.”

Déterminer la composition d’une exoplanète

La déterminer de la composition de l’atmosphère d’une exoplanète nécessite un équipement très spécialisé. Le groupe a utilisé l’outil ESPRESSO sur le VLT de l’ESO au Chili pour analyser la lumière des étoiles qui avait été filtrée à travers les atmosphères de WASP-76 b, et également de WASP-121 b. Cela a permis d’y détecter clairement plusieurs éléments, dont le baryum.

Ces nouveaux résultats montrent que nous venons d’effleurer la surface des secrets des exoplanètes. Avec de futurs instruments comme le spectrographe haute résolution ArmazoNes High Dispersion Echelle (ANDES), qui fonctionnera sur le prochain Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO, les astronomes pourront étudier les atmosphères des exoplanètes grandes et petites, y compris celles des planètes rocheuses similaire à la Terre, à une profondeur beaucoup plus élevée et pour recueillir plus d’indices sur la nature de ces mondes étranges.

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Lire l’article original sur PHYS.

Plus D’informations: T. Azevedo Silva Et Al, Détection De Baryum Dans Les Atmosphères Des Géantes Gazeuses Ultra-Chaudes WASP-76b et WASP-121b, Astronomy & Astrophysics (2022). DOI : 10.1051/0004-6361/202244489

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