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Cette exoplanète extrême a un point commun avec la Terre

Vue d'artiste du satellite CHEOPS et d'un système planétaire. Crédits : ESA

Des astronomes ont identifié la première exoplanète proposant une atmosphère en couches superposées comme celle de la Terre. Néanmoins, ne vous y trompez pas : ce monde est invivable. C’est d’ailleurs l’un des plus extrêmes jamais découverts.

Plusieurs observatoires ont permis la découverte de milliers d’exoplanètes dans la galaxie. Ce que les astronomes aimeraient dorénavant, c’est caractériser quelques-uns de ces mondes. Dans cet esprit, l’agence spatiale européenne (ESA) a lancé sa mission CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) en décembre 2019. En se focalisant sur les minuscules variations de luminosité d’étoiles déjà connues pour abriter un ou plusieurs mondes, cet observatoire permet alors aux chercheurs de définir les propriétés de ces mondes avec plus de précision.

Il y a quelques mois, CHEOPS avait braqué son œil sur l’exoplanète WASP- 189b, un « Jupiter chaud » découvert en 2018. Pour rappel, ces mondes sont des planètes semblables à Jupiter, mais évoluant très près de leur étoile.

À 322 années-lumière de la Terre, cette planète orbite à moins de 7,5 millions de kilomètres de son étoile, une géante bleue nommée HD 133112. À titre de comparaison, c’est environ vingt fois plus proche que la Terre ne l’est du Soleil. Naturellement, cette proximité n’est pas sans conséquence. D’après les données de CHEOPS, la température de surface du côté « jour » (WASP- 189b ne montre qu’une seule face à son étoile) est estimée à environ 3 200°C. Cette planète se présente ainsi comme l’un des géants gaziers les plus chauds jamais enregistrés.

A priori, WASP-189 ne ressemble en rien à notre planète, mais nos deux mondes tout de même un point commun : une atmosphère complexe en couches superposées.

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Représentation de l’exoplanète WASP-189b en orbite autour de son étoile bleue brûlante. Crédits : ESA

Une enveloppe complexe

Dans le cadre de ces travaux, les chercheurs ne sont pas appuyés sur CHEOPS, mais sur les observations recueillies en 2019 par l’instrument HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher), de l’observatoire de La Silla (Chili), lors de trois passages de la planète devant son étoile.

En observant l’anneau de lumière entourant l’ombre de la planète, les astronomes peuvent étudier la composition de son atmosphère, chaque molécule absorbant une longueur d’onde différente. Ces empreintes chimiques détectées sont également influencées par l’effet Doppler. Dans leur analyse, les chercheurs ont alors souligné des effets Doppler légèrement différents entre différents produits chimiques, suggérant qu’ils se déplaçaient différemment dans l’atmosphère.

« Nous pensons que des vents forts et d’autres processus pourraient générer ces altérations« , explique Bibiana Prinoth, de l’Université de Lund. « Et parce que les empreintes digitales de différents gaz ont été modifiées de différentes manières, nous pensons que cela indique qu’ils existent dans différentes couches, de la même manière que les empreintes digitales de la vapeur d’eau et de l’ozone sur Terre apparaîtraient différemment, car elles se produisent principalement dans différentes couches atmosphériques. »

Jusqu’à présent, les astronomes supposaient que les atmosphères des exoplanètes ne proposaient qu’une couche uniforme. Ces résultats démontrent que même les atmosphères des planètes gazeuses géantes intensément irradiées peuvent développer des structures tridimensionnelles complexes. À l’avenir, le James Webb Telescope, qui vient de se garer autour du point de Lagrange 2, pourra mener ce type d’analyse en ciblant d’autres planètes proches.