L’exoplanète géante WASP-76 b, étudiée ici, est un monde extrêmement chaud qui orbite très près de son étoile géante. Crédit : Observatoire international Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani
Une équipe internationale de chercheurs, utilisant l’instrument MAROON-X, a détecté et quantifié 11 éléments chimiques dans l’atmosphère de l’exoplanète ultra-chaude WASP-76 b. Des anomalies inattendues dans l’abondance de ces éléments suggèrent que la planète pourrait avoir absorbé une planète plus petite, semblable à Mercure. L’étude de l’équipe démontre également que la composition de l’atmosphère des planètes géantes est très sensible à la température.
Mohamad Ali-Dib, chercheur au Centre d’astrologie, de physique des particules et des planètes de l’Université de New York Abu Dhabi, et une équipe internationale dirigée par l’Université de Montréal ont récemment annoncé une étude détaillée de l’exoplanète géante extrêmement chaude WASP-76 b dans la revue Nature.
Grâce à l’instrument MAROON-X du télescope Gemini-Nord, l’équipe a pu identifier et mesurer l’abondance de 11 éléments chimiques dans l’atmosphère de la planète, y compris des éléments formant des roches dont l’abondance n’est même pas connue pour les planètes géantes comme Jupiter ou Saturne dans le système solaire. Les abondances chimiques sont de puissants traceurs de l’histoire de la formation et de l’évolution des planètes. Elles reflètent les éléments qui ont initialement formé la planète, ainsi que les principaux polluants qui ont été « accrétés » (avalés) par la suite. Des anomalies dans ces abondances ont conduit l’équipe à émettre l’hypothèse que WASP-76 b pourrait avoir accrété une planète plus petite de type Mercure.
Ali-Dib, qui a travaillé sur la modélisation des données, a déclaré : « Il s’agit de la première étude à mesurer avec une grande précision l’abondance d’éléments chimiques tels que le nickel, le magnésium et le chrome dans une planète géante. Les écarts de leurs valeurs par rapport à ce qui est attendu nous ont amenés à postuler que WASP-76 b pourrait avoir avalé une autre planète beaucoup plus petite, ayant la même composition chimique que Mercure. «
WASP-76 b est en orbite autour d’une étoile mère massive située à 634 années-lumière dans la constellation des Poissons. La planète atteint des températures extrêmes bien supérieures à 2000°C car elle est très proche de l’étoile, environ 12 fois plus proche que Mercure ne l’est du Soleil.
À ces températures, de nombreux éléments qui formeraient normalement des roches sur Terre (comme le magnésium et le fer) sont vaporisés et présents sous forme gazeuse dans la haute atmosphère. L’étude de cette planète particulière permet d’obtenir des informations sans précédent sur la présence et l’abondance d’éléments formant des roches dans les planètes géantes. En effet, dans les planètes géantes plus froides comme Jupiter, ces éléments sont plus bas dans l’atmosphère et impossibles à détecter.
L’équipe de chercheurs a également noté que, même pour les planètes très chaudes, la composition observée de la haute atmosphère des planètes géantes peut être extrêmement sensible à la température. Selon la température de condensation d’un élément, celui-ci sera sous forme gazeuse et présent dans la partie supérieure de l’atmosphère, ou condensé sous forme liquide où il s’enfoncera dans les couches plus profondes. Lorsqu’il est sous forme gazeuse, il joue un rôle important dans l’absorption de la lumière et peut être observé par les astronomes. Lorsqu’il est condensé, il ne peut pas être détecté par les astronomes et devient complètement absent de leurs observations. Cela peut expliquer pourquoi certains éléments comme le titane et l’aluminium n’ont pas été détectés.
Pour en savoir plus sur cette étude :
Référence : « Vanadium oxide and a sharp onset of cold-trapping on a giant exoplanet » par Stefan Pelletier, Björn Benneke, Mohamad Ali-Dib, Bibiana Prinoth, David Kasper, Andreas Seifahrt, Jacob L. Bean, Florian Debras, Baptiste Klein, Luc Bazinet, H. Jens Hoeijmakers, Aurora Y. Kesseli, Olivia Lim, Andres Carmona, Lorenzo Pino, Núria Casasayas-Barris, Thea Hood et Julian Stürmer, 14 juin 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06134-0