Spitzer "observe" les faces diurne et nocturne d'une exoplanète

Le télescope spatial Spitzer de la NASA a réalisé les premières mesures des températures de jour et de nuit d'une planète située en dehors de notre Système Solaire. L'observatoire infrarouge a montré que la planète géante gazeuse qui frôle de très près son soleil est brûlante d'un côté, et pratiquement glacée de l'autre.


La planète, appelée upsilon Andromedae b, a été détectée pour la première fois en 1996 autour de l'étoile upsilon Andromedea, qui se trouve à 40 années-lumière de la Terre dans la constellation d'Andromède. Cette étoile possède également deux autres planètes plus éloignées. Upsilon est un "Jupiter chaud" parce qu'elle est faite de gaz comme notre géant jupitérien, et qu'il y fait très chaud en raison de son orbite très rapprochée autour de son étoile, qu'elle parcours en 4 à 6 jours. Elle gravite à une distance équivalente à un sixième de celle qui sépare Mercure à notre propre Soleil. Elle se déplace dans un plan qui n'est vu depuis la Terre ni de coté ni de face, mais de quelque part dans l'intervalle. Les scientifiques ne connaissent pas la vitesse de rotation d'upsilon Andromedae b sur son axe, mais ils pensent qu'elle est verrouillée à son étoile par un effet de marée, de la même façon que notre Lune est verrouillée à notre planète et nous cache à jamais sa "face cachée" par rapport à la Terre.

Spitzer a observé upsilon b en cinq endroits lors de sa trajectoire autour de son étoile. Les niveaux de luminosité de la planète détectés par Spitzer fluctuent selon l'orientation de sa face nocturne ou de sa face diurne par rapport à la Terre. Ces données indiquent que la différence de la température entre les deux hémisphères de la planète est d'environ 1400°C.

Selon des astronomes, ceci signifie que le côté de la planète qui fait face à l'étoile est toujours aussi chaud que de la lave en fusion, alors que l'autre côté pourrait potentiellement être aussi froid que la glace. Plus précisément, le côté chaud de la planète montre des températures de 1400°C à 1650°C, et le côté froid de 20°C à 230°C.

Comment une face peut-elle toujours être chaude ? Les scientifiques pensent que l'atmosphère de la planète doit absorber puis rayonner la lumière suffisamment rapidement pour que tous les gaz chauds qui pourraient circuler autour de la planète soient refroidis avant d'atteindre le côté sombre.

Les mesures de Spitzer

Le graphique supérieur de l'illustration ci-dessus montre les données infrarouges du télescope. Il indique qu'upsilon Andromedae b possède toujours un énorme point chaud du côté qui fait face à son étoile, alors que l'autre côté est froid et sombre. Les vues d'artiste au-dessus du graphique illustrent à quoi la planète pourrait ressembler tout au long de son orbite si elle était observée de près en infrarouge.

Spitzer a pu déterminer la différence de température entre les deux faces de la planète en mesurant sa luminosité dans l'infrarouge, soit sa chaleur, en cinq points de son orbite. Les oscillations de la température sont représentées par la courbe orange ondulée. Elles indiquent un intervalle extrême des températures à sa surface.

Le graphique en bas de l'illustration et les vues d'artiste associées représentent ce que les astronomes auraient pu observer si la planète avait possédé des bandes de différentes températures la ceinturant, à la façon de notre Jupiter. Certains astronomes avaient suggéré que les planètes de type "Jupiter chaud" comme upsilon Andromedae b, qui gravitent très près autour de leur étoile, pourraient ressembler à Jupiter de cette manière. Cependant, si cela avait été le cas pour upsilon Andromedae b, il n'y aurait eu aucune différence détectée entre les températures moyennes du jour et de la nuit, et les données de Spitzer seraient apparues sur le graphique comme une ligne plus ou moins droite.