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Posté par Redbran le Lundi 20/08/2018 à 12:00
Du fer et du titane dans l'atmosphère d'une exoplanète
Des vapeurs de métaux ont été détectés dans l'atmosphère d'une exoplanète dite ?ultra chaude? par une équipe d'astronomes dirigée par l'UNIGE.


Vue d'artiste d'un coucher de soleil sur KELT-9b. L'étoile bleue, chaude et proche, couvre 35° dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...), soit environ 70x la taille apparente du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de...) dans le ciel de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande...). Sous ce soleil brûlant, l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de la planète est suffisamment chaude pour briller dans des tons orange-rougeâtre et vaporiser des métaux lourds tels que le fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau...) et le titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.). © Denis Bajram

Les exoplanètes, des planètes autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au...) d'autres étoiles que le Soleil, peuvent tourner très près de leur étoile hôte. Quand, en plus de cela, l'étoile hôte est beaucoup plus chaude que notre Soleil, l'exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour...) devient alors aussi chaude qu'une étoile. La première planète "ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique collectif...) chaude" a été détectée l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) dernière par des astronomes américains. Aujourd'hui, une équipe internationale, dirigée par des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Genève (UNIGE) en collaboration avec des théoriciens de l'Université de Berne (UNIBE), a découvert la présence de vapeurs de fer et de titane dans l'atmosphère de cette planète. La détection de ces métaux lourds a été rendue possible par la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) qui règne à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de cette planète, qui atteint plus de 4000 degrés. Cette découverte est publiée dans la revue Nature.

KELT-9 est une étoile située à 650 années-lumière de la Terre dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les...) du Cygne (Cygnus est un genre d'oiseaux de la famille des Anatidae. C'est le genre des cygnes, de grands oiseaux aquatiques de la famille des anatidés.). Avec une température de plus de 10 000 degrés, elle est presque deux fois plus chaude que le Soleil. Une planète gazeuse géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux...), KELT-9b, tourne autour de l'étoile KELT-9, à une distance 30 fois plus proche que celle de la Terre par rapport au Soleil. En raison de cette proximité, la planète effectue le tour de son étoile en 36 heures et est chauffée à une température de plus de 4 000 degrés. Ce n'est pas aussi chaud que le Soleil, mais plus chaud que beaucoup d'étoiles. A l'heure (L'heure est une unité de mesure  :) actuelle, on ne sait pas encore à quoi ressemble une atmosphère planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....) et comment elle peut évoluer sous une température aussi extrême.

C'est pourquoi les chercheurs du Pôle de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) national (PRN) PlanetS affiliés à l'UNIBE ont récemment simulé l'atmosphère de la planète KELT-9b. "Les résultats de ces simulations relèvent que la plupart des molécules qui s'y trouvent devraient se présenter sous forme atomique, car les liaisons qui les maintiennent ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) sont brisées par les collisions entre particules qui se produisent à ces températures extrêmement élevées", expose Kevin Heng, professeur à l'UNIBE. Leur étude prédit également qu'il devrait être possible d'observer le fer atomique gazeux, s'il y en a, dans l'atmosphère de la planète à l'aide des télescopes actuels.

La lumière révèle les composants chimiques de l'atmosphère

L'équipe FOUR (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage puissant, qui transforme, par la chaleur les produits et les objets. En cuisine, il permet de cuire des...) ACES (1) de l'UNIGE, qui fait également partie du PRN PlanetS du Département d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la...) de la Faculté des sciences de l'UNIGE, avait précisément observé cette planète alors qu'elle se déplaçait devant son étoile hôte (soit lors d'un transit). Pendant le transit, une infime fraction de la lumière de l'étoile filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) à travers l'atmosphère de la planète et l'analyse de cette lumière filtrée peut révéler la composition chimique de l'atmosphère planétaire. Ceci est réalisé avec un spectrographe, un instrument qui étale la lumière blanche dans les couleurs de ses composants et que l'on nomme le spectre. Si elle est présente parmi les composants de l'atmosphère, la vapeur () de fer laisse une signature parfaitement identifiable dans le spectre de la planète.

En utilisant le spectrographe HARPS-Nord, construit à Genève et installé sur le Telescopio Nazionale Galileo (Galileo est le nom du futur système de positionnement par satellites européen, en test depuis 2004, qui commencera à être utilisable en 2010 et le sera pleinement en 2012.) à La Palma, les astronomes ont découvert un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux...) fort correspondant à la vapeur de fer dans le spectre de la planète. "Avec les prédictions théoriques en main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un...), c'était comme suivre une carte au trésor", s'amuse (Amuse est un préparateur automobile tout comme HKS ou Blitz, qui prépare des voitures.) Jens Hoeijmakers, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) aux universités de Genève et de Berne et auteur principal de l'étude, "et lorsque nous avons fouillé davantage dans les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire,...), nous en avons trouvé encore plus", ajoute-t-il en souriant. En effet, l'équipe a également détecté la signature d'un autre métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux...) sous forme de vapeur: le titane.

Cette découverte révèle les propriétés atmosphériques d'une nouvelle classe d'exoplanètes dites "ultra chaudes". Les scientifiques estiment que plusieurs exoplanètes se sont entièrement évaporées dans des environnements similaires à celui de KELT-9b. Bien que cette planète soit probablement suffisamment massive (Le mot massif peut être employé comme :) pour résister à l'évaporation (L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Elle est différente de l'ébullition qui est une transition rapide. C'est un changement d'état appelé vaporisation.) totale, cette nouvelle étude démontre le fort impact de l'irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements ionisants : rayons alpha, bêta,...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90...) sur la composition de l'atmosphère. En effet, ces nouvelles observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) montrent que les hautes températures qui règnent sur cette planète cassent la plupart des molécules, y compris celles contenant du fer et du titane. Dans les exoplanètes géantes moins chaudes, ces espèces atomiques sont cachées dans des oxydes gazeux ou sous la forme de poussières, les rendant difficile 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 une irradiation stellaire intense", conclut David Ehrenreich, chercheur principal de l'équipe FOUR ACES de l'UNIGE.

Note:
(1) FOUR ACES, Future of Upper Atmospheric Characterisation of Exoplanets with Spectroscopy, est un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) financé par une subvention (Une subvention est une aide financière, c’est-à-dire une somme d’argent, qui est allouée par une institution publique ou privée à une personne ou une organisation privée ou publique dans le cadre d'un projet. Les...) du Conseil européen de la recherche dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres...) 2020 de la Commission européenne (subvention n° 724427).


Contacts chercheurs:
- Jens Hoeijmakers
Post-doctorant au Département d'astronomie - Faculté des sciences - Université de Genève
- David Ehrenreich
Professeur associé au Département d'astronomie - Faculté des sciences - Université de Genève
- Kevin Heng
Professeur associé, Center for Space and Habitability - Université de Berne

Référence publication:
Cette recherche est publiée dans Nature
DOI: 10.1038/s41586-018-0401-y

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Source: [url=]Université de Genève (UNIGE)[/url]
 
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