Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Posté par Michel le Vendredi 10/10/2008 à 00:00
Un disque cyan dans un ciel pourpre: coucher de soleil sur Osiris
Une équipe INSU-CNRS de l'Institut d'astrophysique de Paris (CNRS, Université Pierre et Marie Curie) a obtenu le premier spectre optique complet d'une exoplanète, HD209458b. Réalisé à partir des données du télescope spatial Hubble (NASA-ESA), il couvre tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le domaine optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) de l'ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière...) jusqu'à l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.). En analysant la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) de l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) à travers l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de sa 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, c'est-à-dire sous...), les astronomes ont ainsi pu déterminer la structure de cette atmosphère. Ils ont noté la présence d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un métal mou et argenté, qui appartient aux métaux alcalins. On ne le trouve pas à l'état de...) et éventuellement des oxydes de vanadium et de titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.). Le sodium se répartit en plusieurs couches comme les nuages sur 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 et la plus massive des quatre...), tout étant plus abondant à basse qu'à haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui...). Par diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition »...), le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) est pourpre et l'étoile au coucher par absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie...) est cyan (Le cyan ( du grec kuanos, à savoir l'azurite) est une couleur pure de la lumière de longueur d'onde 500 nm. Elle est souvent appelée bleu clair ou bleu ciel. C'est un mélange de lumières...). Ces résultats seront prochainement publiés dans Astrophysical Journal (1).


Coucher de soleil sur Osiris

L'exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes...) HD209458b est une planète géante gazeuse (Les géantes gazeuses sont les plus grandes des planètes. Elles sont dites gazeuses, par opposition aux planètes telluriques, en raison de l'épaisse...), environ deux fois moins massive (Le mot massif peut être employé comme :) que Jupiter. Elle tourne en 3,5 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...) 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 genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco, Megatriorchis,...) de son étoile, semblable au Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...), a une distance de 6,7 millions de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) (2) de l'astre qui l'illumine. Cette exoplanète est très étudiée par les astronomes: c'est la première pour laquelle on a découvert que, vue de la Terre, elle passait devant son étoile à chaque orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.). Cette géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence principale. Elles se situent entre les...) gazeuse étant très proche de son étoile, elle subit une 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.) et il a été proposé de la surnommer "Osiris".

Pour produire le spectre optique complet, les astronomes ont utilisé les observations d'archive du télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur de...). L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) des observations couvre plusieurs passages de la planète devant son étoile. Lors de chacune de ces mini-éclipses, une partie de la lumière de l'étoile est transmise à travers l'atmosphère planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....). Cette situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non....) est similaire à notre coucher de soleil dont la lumière rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) révèle la présence de l'atmosphère de la Terre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'atmosphère sèche est constituée de 78,11 % d'azote, 20,953 % d'oxygène et de 0,934 % d'argon pour les gaz majeurs. Les gaz...). Pour HD209458b, les observations de Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la...) ont non seulement révélé la présence de plusieurs couches de sodium, mais aussi la diffusion de la lumière par la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant...) d'hydrogène, et des absorbants qui pourraient être de l'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) de vanadium et de l'oxyde de titane.

Il apparaît que le sodium est moins abondant à haute altitude. Cette disparition d'une partie du sodium est due à son onisation par les radiations intenses de l'étoile toute proche, ou à sa condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut expérimenter ce changement...) dans des molécules. C'est la première fois que des variations de composition sont détectées dans une exoplanète. Ces différentes couches atmosphériques ressemblent aux couches nuageuses de l'atmosphère de la Terre où la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) se condense dans les nuages.

L'analyse conduite par David Sing, jeune 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 chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin...), a permis d'obtenir un profil détaillé de 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...) et de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) en fonction de l'altitude. En particulier, l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) de la diffusion Rayleigh (La diffusion Rayleigh est un mode de diffusion des ondes (par exemple électromagnétiques ou sonores) dont la longueur d'onde est très supérieure à la...), le phénomène responsable de la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) bleue du ciel sur Terre, permet de mesurer la température. On montre ainsi qu'à basse altitude la température doit être au dessus de 1 700°C. A plus haute altitude, la température semble décroître jusqu'à moins de 500°C, permettant ainsi la condensation du sodium. Plus haut encore, la température augmente à nouveau dans une couche stratosphérique.

Le spectre obtenu couvre l'ensemble des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) du domaine optique, du violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un...) et ultraviolet proche, jusqu'au rouge et infrarouge proche. Cela permet de calculer les couleurs de l'étoile et du ciel, tels que vus par un oeil humain, comme si nous étions capables de voyager à l'intérieur de l'atmosphère de cette planète. Le résultat est surprenant: sur HD209458b le ciel est pourpre et le "coucher de soleil" est cyan !


Notes:

(1) Sing D., et al., Astrophysical Journal, 10 octobre 2008.
(2) A titre de comparaison Mercure est 8,6 fois plus éloignée du Soleil et la température à sa 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 abusivement confondu avec sa mesure, sa...) exposée au soleil est de 430°C.


Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS / INSU
Illustration: © IAP