Chloé Leroy
Une équipe internationale dirigée par Stefan Pelletier, Ph.D. étudiant à l’Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes de l’Université de Montréal a annoncé aujourd’hui avoir réalisé une étude détaillée de l’exoplanète géante extrêmement chaude WASP-76 b.
À l’aide de l’instrument MAROON-X du télescope Gemini-North, l’équipe a pu identifier et mesurer l’abondance de 11 éléments chimiques dans l’atmosphère de la planète.
L’étude de l’équipe est publiée dans la revue Nature.
“Il est vraiment exceptional qu’une exoplanète à des centaines d’années-lumière puisse nous apprendre quelque selected qu’il serait autrement difficult de savoir sur notre propre système solaire”, a déclaré Pelletier. “C’est le cas de cette étude.”
Un monde grand, chaud et étrange
Mais presque six fois plus grande en volume, elle est assez “gonflée”.
Depuis sa découverte par le programme Large Angle Look for for Planets (WASP) en 2013, de nombreuses équipes l’ont étudiée et identifié divers éléments dans son atmosphère. Notamment, dans une étude également publiée dans Character en mars 2020, une équipe a trouvé une signature de fer et a émis l’hypothèse qu’il pourrait y avoir de la pluie de fer sur la planète.
Conscient de ces études, Pelletier est devenu motivé pour obtenir de nouvelles observations indépendantes de WASP-76 b à l’aide du spectrographe optique à haute résolution MAROON-X sur le télescope Gemini-North de 8 mètres à Hawai’i, qui fait partie de l’Observatoire international Gemini, exploité par le NOIRLab de la NSF.
« Nous avons reconnu que le puissant nouveau spectrographe MAROON-X nous permettrait d’étudier la composition chimique de WASP-76 b avec un niveau de détail sans précédent pour une planète géante », déclare Björn Benneke, professeur d’astronomie à l’UdeM, coauteur de l’étude et Directeur de recherche doctoral de Stefan Pelletier.
Une composition similaire à celle du Soleil
Au sein du Soleil, les abondances de presque tous les éléments du tableau périodique sont connues avec une grande précision. Dans les planètes géantes de notre système solaire, cependant, cela n’est vrai que pour une poignée d’éléments, dont les compositions restent mal contraintes. Et cela a entravé la compréhension des mécanismes régissant la development de ces planètes.
Ces éléments sont additionally bas dans l’atmosphère et impossibles à détecter.
L’abondance de nombreux éléments mesurés par Pelletier et son équipe dans l’atmosphère de l’exoplanète – tels que le manganèse, le chrome, le magnésium, le vanadium, le baryum et le calcium – correspond de très près à celle de son étoile hôte ainsi qu’à celle de notre propre Soleil.
Ces abondances ne sont pas aléatoires : elles sont le produit immediate du Large Bang, suivi de milliards d’années de nucléosynthèse stellaire, de sorte que les scientifiques mesurent à peu près la même composition dans toutes les étoiles. Elle est cependant différente de la composition des planètes rocheuses comme la Terre, qui se forment de manière plus complexe.
Les résultats de cette nouvelle étude indiquent que les planètes géantes pourraient conserver une composition globale qui reflète celle du disque protoplanétaire à partir duquel elles se sont formées.
Appauvrissement d’autres éléments très intéressants
Cependant, d’autres éléments ont été appauvris dans la planète par rapport à l’étoile – un résultat que Pelletier a trouvé particulièrement intéressant.
“Ces éléments qui semblent manquer dans l’atmosphère de WASP-76 b sont précisément ceux qui nécessitent des températures furthermore élevées pour se vaporiser, comme le titane et l’aluminium”, a-t-il déclaré. “Pendant ce temps, ceux qui correspondaient à nos prévisions, comme le manganèse, le vanadium ou le calcium, se vaporisent tous à des températures légèrement inférieures.”
L’interprétation de l’équipe de découverte est que la composition observée des hautes atmosphères des planètes géantes peut être extrêmement smart à la température. Selon la température de condensation d’un élément, il sera sous forme gazeuse et présent dans la partie supérieure de l’atmosphère, ou se condensera sous forme liquide où il coulera vers des couches as well as profondes. Lorsqu’il est sous forme gazeuse, il joue un rôle significant dans l’absorption de la lumière et peut être observé dans les observations des astronomes. Une fois condensée, elle ne peut être détectée par les astronomes et devient complètement absente de leurs observations.
“Si elle est confirmée, cette découverte signifierait que deux exoplanètes géantes qui ont des températures légèrement différentes l’une de l’autre pourraient avoir des atmosphères très différentes”, a déclaré Pelletier. “Un peu comme deux pots d’eau, l’un à -1°C qui est congelé et l’autre à +1°C qui est liquide. Par exemple, le calcium est observé sur WASP-76 b, mais il peut ne pas l’être sur une planète un peu in addition froide.”
Première détection d’oxyde de vanadium
Une autre découverte intéressante de l’équipe de Pelletier est la détection d’une molécule appelée oxyde de vanadium. C’est la première fois qu’il est détecté sans ambiguïté sur une exoplanète, et intéresse beaucoup les astronomes car ils savent qu’il peut avoir un influence critical sur les planètes géantes chaudes.
“Cette molécule joue un rôle similaire à l’ozone dans l’atmosphère terrestre : elle est extrêmement efficace pour réchauffer la haute atmosphère”, a expliqué Pelletier. “Cela fait augmenter les températures en fonction de l’altitude, au lieu de diminuer comme on le voit généralement sur les planètes additionally froides.”
Un élément, le nickel, est clairement additionally abondant dans l’atmosphère de l’exoplanète que ce à quoi les astronomes s’attendaient. De nombreuses hypothèses pourraient expliquer cela l’une est que WASP-76 b pourrait avoir accumulé des matériaux provenant d’une planète similaire à Mercure. Dans notre système solaire, la petite planète rocheuse s’est enrichie de métaux comme le nickel en raison de la façon dont elle s’est formée.
L’équipe de Pelletier a également découvert que l’asymétrie d’absorption du fer entre les hémisphères est et ouest de WASP-76 b signalée dans des études antérieures est également présente pour de nombreux autres éléments. Cela signifie que le phénomène sous-jacent à l’origine de cela est donc probablement un processus world wide tel qu’une différence de température ou des nuages présents d’un côté de la planète mais pas de l’autre, plutôt que d’être le résultat d’une condensation sous forme liquide comme cela a été suggéré précédemment.
Confirmer et tirer parti des leçons apprises
Pelletier et son équipe sont très désireux d’en savoir plus sur cette exoplanète et d’autres planètes géantes ultra-chaudes, en partie pour confirmer leur hypothèse sur les atmosphères très différentes qui pourraient prévaloir sur des planètes légèrement différentes en température.
Ils espèrent également que d’autres chercheurs tireront parti de ce qu’ils ont appris de cette exoplanète géante et l’appliqueront pour mieux comprendre nos propres planètes du système solaire et remark elles sont apparues.
Saturne, Uranus et Neptune pour l’hydrogène et l’hélium pour comparer les théories de formation des planètes gazeuses”, a déclaré Benneke. “De même, les mesures d’éléments as well as lourds tels que le calcium ou le magnésium sur WASP-76 b permettront de mieux comprendre la development des planètes gazeuses.
