Le télescope Hubble a de la ressource et les astrophysiciens aussi. En utilisant des données archivées portant sur plusieurs années, ils ont réussi à surprendre des changements météorologiques d'importance dans l'atmosphère d'une Jupiter ultra-chaude !
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Même si le télescope spatial James-Webb a pris le relais de HubbleHubble pour repousser les limites de nos connaissances des galaxies lointaines et des exoplanètes, on n'a pas fini d'entendre parler du télescope Hubble. Ne serait-ce que parce que d'anciennes observations archivées attendent la sagacité des astrophysiciensastrophysiciens pour en tirer des informations nouvelles avec de nouvelles idées et de nouvelles techniques d'analyse des données, et pourquoi pas avec l'aide de l'IAIA.
On en voit un nouvel exemple aujourd'hui avec une publication d'un article que l'on peut consulter sur arXiv et qui provient d'une équipe internationale d'astronomesastronomes. Les observations nouvellement traitées ont été prises avec Hubble au cours des années 2016, 2018 et 2019 à l'aide de sa Wide Field Camera 3 (WFC 3).
Elles concernent l'exoplanète WASP-121 b qui a déjà fait l'objet ces dernières années de plusieurs articles sur Futura et dont le nom indique qu'elle a été découverte dans le cadre de WASP (Wide Angle Search for Planets ou « recherche à angle large de planètes »), un projet de recherche d'exoplanètes par la méthode du transit astronomiquetransit astronomique mené avec deux instruments identiques installés sur les sites de deux observatoires, à savoir l'Observatoire du Roque de los Muchachos et l'observatoire astronomique sud-africain.
Une atmosphère planétaire possède une signature spectrale qui représente sa composition chimique, mais également sa composition en nuages et « brouillard ». Grâce à plusieurs techniques, il est possible de déterminer les caractéristiques physico-chimiques de l'atmosphère d'une exoplanète. Parmi ces techniques : le transit spectroscopique, le transit secondaire ou éclipse, l’observation spectroscopique directe de la planète ou encore l'observation de la planète à différentes phases autour de l'étoile afin de mesurer des variations temporelles et saisonnières. Partez à la découverte des exoplanètes à travers notre websérie en 9 épisodes à retrouver sur notre chaîne YouTube. Une playlist proposée par le CEA et l’Université Paris-Saclay dans le cadre du projet de recherche européen H2020 Exoplanets-A. © CEA
La météorologie d'une Jupiter ultra-chaude
Rappelons qu'il s'agit d'une Jupiter chaudeJupiter chaude, et même ultra-chaude, en rotation synchronesynchrone autour d'une étoile dans la constellation de la Poupe de l'hémisphère sudhémisphère sud et situé à environ 880 années-lumière du Système solaireSystème solaire. Un peu plus massive et grande que Jupiter, elle présente donc toujours la même face à son étoile hôte autour de laquelle elle boucle son orbiteorbite en 30 heures environ, ce qui explique que sa face diurnediurne soit portée à près de 3 000 kelvinskelvins.
Les observations de Hubble concernent des transits devant et derrière l'étoile (voir la vidéo ci-dessus) qui a été surnommée Dilmun (en sumérien kur.dilmun.na, Tilmun en akkadien) en référence à une contrée mentionnée durant toute l'histoire de la Mésopotamie ancienne, alors que WASP-121 b a été surnommée Tylos, le nom grec de Bahreïn, un petit État insulaire d'Arabie, situé près de la côte ouest du golfe Persique, au Moyen-Orient. En fait, Tylos désigne aussi Dilmun.
La lumière émise par Tylos a aussi été enregistrée par la WFC 3 lors de ses phases, telle celles de VénusVénus, en orbite autour de Dilmun.
Au final, les données collectées pouvaient être comparées à celles générées par un modèle atmosphérique avec des écoulements de gazgaz, des changements de température et de composition chimique de Tylos. Les chercheurs ont alors constaté qu'ils observaient bien les signes de changement météorologique dans l'atmosphèreatmosphère de WASP-121 b sur plusieurs années.
Cette vidéo montre les prévisions de température sur 130 jours de l'exoplanète Tylos, au lever, à midi, au coucher du soleil et à minuit. Les régions jaunes les plus brillantes représentent les zones du côté jour de l'exoplanète où la température s'élève bien au-dessus de 2 000 Kelvins en raison de sa proximité avec son étoile hôte, soit environ 2,6 % de la distance entre la Terre et le Soleil. En raison de la différence extrême de température entre le côté jour et le côté nuit, les astronomes soupçonnent que du fer évaporé et d’autres métaux lourds s’échappant dans les couches supérieures de l’atmosphère du côté jour retombent partiellement sur les couches inférieures, faisant pleuvoir du fer du côté nuit. Certains métaux lourds échappent également à la gravité de la planète depuis la haute atmosphère. © Nasa, ESA, Q. Changeat et al., M. Zamani (ESA, Hubble)
Des cyclones détruits et créés dans l'atmosphère d'une exoplanète
L'un des principaux chercheurs de l'équipe, Quentin Changeat, chercheur de l'ESAESA au Space Telescope Science Institute, précise dans un communiqué de la NasaNasa à ce sujet : « Notre ensemble de données représente une duréedurée d'observation importante pour une seule planète et constitue actuellement le seul ensemble cohérent d'observations répétées de ce type. Les informations que nous avons extraites de ces observations ont été utilisées pour caractériser (déduire la chimiechimie, la température et les nuagesnuages) de l'atmosphère de WASP-121 b à différents moments. Cela nous a fourni une image exquise de la planète, changeant dans le temps. ».
Le communiqué explique aussi que « les modèles ont indiqué que leurs résultats pourraient s'expliquer par des conditions météorologiques quasi-périodiques, en particulier des cyclonescyclones massifs créés et détruits à plusieurs reprises en raison de l'énorme différence de température entre la face faisant face aux étoiles et la face sombre de l'exoplanète. Ce résultat représente une avancée significative dans l'observation potentielle des conditions météorologiques sur les exoplanètes ».
Quentin Changeat y ajoute : « La météométéo sur Terre est responsable de nombreux aspects de notre vie, et en fait, la stabilité à long terme du climatclimat de la Terre et de sa météo est probablement la raison pour laquelle la vie pourrait émerger en premier lieu. L'étude de la météo des exoplanètes est essentielle pour comprendre la complexité de l'atmosphère des exoplanètes, en particulier dans notre recherche d'exoplanètes présentant des conditions habitables. »
Tout ceci n'est encore qu'un début et Hubble aussi bien que Webb vont nous permettre d'aller encore plus loin dans le domaine de la planétologie comparée.
