Evaporation planétaire ou manifestation du vent stellaire ?

Publié par Michel le 25/02/2008 à 00:00
Source: CNRS / INSU
Illustration: © Selsis. LAB. CNRS
Une équipe internationale (1) vient de montrer que l'enveloppe très étendue d'hydrogène qui entoure l'exoplanète HD209458b trouverait son origine dans le vent stellaire, constitué de protons et électrons éjectés par l'étoile proche. Au contact de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de l'exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une...), ils se recombineraient pour constituer un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) atomique conservant les propriétés cinétiques du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...). Ce résultat publié dans la revue Nature, permet d'envisager une nouvelle méthode d'étude et de caractérisation des vents stellaires.

HD209458b est une exoplanète détectée en 1999 par la méthode des vitesses radiales, puis la même année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) par ses transits (2). De la taille de Jupiter, elle se situe dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte...) de Pégase et est à environ 7 millions de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) de son étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) (4.5% de la distance Soleil-Terre): c'est un Jupiter chaud (Les Jupiter chauds ou Pégasides sont une classe d'exoplanètes ayant une masse du même ordre de...). Des astronomes, dont des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) (3), ont détecté en 2003 une couronne chaude et très étendue constituée d'hydrogène atomique, interprétée jusqu'ici comme la signature d'une évaporation (L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Elle est différente...) importante de l'atmosphère de cette exoplanète.


Illustration du phénomène: le vent stellaire ionisé (représenté ici en rouge)
se transforme en un sillage d'hydrogène neutre (en vert) au contact d'une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...).
Cet hydrogène est ensuite rapidement ionisé à nouveau.
On peut observer l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) du nuage d'hydrogène neutre lorsque la planète
transite devant le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) de l'étoile et en déduire ainsi les propriétés du vent stellaire,
inobservable sous sa forme ionisée

L'équipe de chercheurs a montré que le vent stellaire pourrait en fait être à l'origine de tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) ou partie de cette enveloppe. Ce vent, comme celui du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...), est généré par l'étoile proche et est principalement constitué de protons et d'électrons. Au contact de l'atmosphère de la planète, les protons capturent des électrons pour former de l'hydrogène atomique qui va constituer une enveloppe en s'éloignant de l'exoplanète, pour ensuite se dissocier à nouveau à grande distance. Les modèles numériques présentés dans cette étude montrent que la distribution de vitesse (On distingue :) des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) générée par le vent stellaire diffère de celle des atomes qui s'évaporeraient de l'atmosphère. Ces modèles reproduisent l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) sans introduire d'évaporation. Ceci ne remet toutefois pas en question l'existence possible d'une évaporation, mais distinguer sa signature au sein de ce flot énergétique et mesurer son intensité risquent de s'avérer difficile.

L'observation fournit par ailleurs une information précieuse car la distribution observée des vitesses des atomes d'hydrogène permet de déduire les propriétés du vent stellaire. Leur vitesse est en effet directement héritée de celle des protons du vent stellaire. Les chercheurs ont ainsi pu déterminer les caractéristiques du vent de l'étoile (vitesse, température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.), densité) qui reproduisent le mieux l'observation, identifiant (En informatique, on appelle identifiants (également appelé parfois en anglais login) les...) ainsi un moyen inédit pour sonder les vents stellaires. En neutralisant le vent stellaire lors de l'impact, les Jupiters Chauds le rendent observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire...) à nos instruments qui ne peuvent le détecter sous sa forme ionisée.

De telles couronnes d'atomes énergétiques sont connues autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) des planètes du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...). Celles qui enveloppent Mars et Vénus, notamment, avaient aussi été interprétées comme le signe d'une évaporation atmosphérique, avant que leur origine liée au vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont...) ne soit clairement identifiée.


Notes:

(1) Cette équipe comprend M. Holmström et A. Ekenbäck (Swedish Institute of Space Physics, Kiruna, Suède), F. Selsis (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...), Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Bordeaux 1 / Observatoire Aquitain des Sciences de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) - INSU et Centre de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) Astrophysique de Lyon, CNRS, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Université de Lyon / Observatoire de Lyon - INSU), T. Penz (INAF, Observatoire de Palerme (Palerme (Palermu en sicilien, Palermo en italien) est une ville italienne, chef-lieu et plus grande...), Italie), H. Lammer (Space Research Institute, Graz, Autriche) et P. Wurz (Université de Berne, Suisse).

(2) Lorsque l'exoplanète passe entre nous et l'étoile, le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) lumineux provenant de l'étoile subit une importante diminution. La détection de cette variation de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) rapide permet ainsi de détecter des exoplanètes. Cette méthode permet de déterminer la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) et le rayon de l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...).

(3) UMR CNRS, Université Pierre et Marie Curie (Marie Curie (née Maria Skłodowska le 7 novembre 1867 à Varsovie, Pologne...) ; Observatoire des Sc iences de l'Univers - INSU.


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