Sur Terre, l'atmosphère est constituée essentiellement de diazote et de dioxygène. Cependant, quand on regarde du côté des exoplanètes, on peut trouver dans leur atmosphère des espèces chimiques bien plus exotiques. C'est ainsi que pas moins de sept métaux sous forme gazeuse ont été détectés autour de la géante surchauffée WASP-121 b.

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    Dans l'atmosphère des planètes du Système solaire, on trouve plutôt des espèces chimiques volatiles comme le diazote, le dioxyde de carbonedioxyde de carbone ou encore le dihydrogène. Cependant, quand on regarde du côté des exoplanètes, on peut parfois trouver des espèces bien plus exotiquesexotiques.

    Dans une nouvelle étude publiée dans Astronomy & Astrophysics (en libre accès sur arXiv), une équipe internationale de chercheurs dirigée par le Pôle de recherche national suisse PlanetS, mené par les universités de Berne et de Genève, a étudié l'atmosphèreatmosphère de WASP-121 b lors de ses transits devant son étoile grâce au spectrographe à haute résolutionrésolution Harps.

    WASP-121 b est une exoplanète d'une massemasse comparable à celle de JupiterJupiter, mais dont la température atteint 2.500 à 3.000 degrés Celsiusdegrés Celsius. Ce Jupiter ultra-chaud, situé à 850 années-lumièreannées-lumière de la Terre dans la constellationconstellation de la Poupe, se trouve environ 40 fois plus près de son étoile que la Terre du SoleilSoleil et en fait le tour en seulement 1,27 jour.

    Une atmosphère métallique

    Jens Hoeijmakers, le premier auteur de l'étude, explique que des études antérieures avaient déjà montré que beaucoup de choses se passent dans l'atmosphère de WASP-121 b, malgré le fait que les astronomesastronomes avaient supposé que les planètes ultra-chaudes auraient des atmosphères plutôt simples car peu de composés chimiques complexes peuvent se former avec une telle chaleurchaleur. « Des études antérieures ont tenté d'expliquer ces observations par des théories qui ne me semblaient guère plausibles », précise-t-il. Ces études avaient soupçonné que les moléculesmolécules contenant du vanadiumvanadium, un métal relativement rare, étaient la cause principale de l'atmosphère complexe de WASP-121 b. Selon Jens Hoeijmakers, cela n'aurait de sens que si le titanetitane, plus commun, était lui absent. Le scientifique et ses collègues ont donc cherché une autre explication mais, à sa grande surprise, « nous avons en fait trouvé de fortes signatures de vanadium dans les observations ». Cependant, le titane était bien absent, confirmant ainsi l'hypothèse de Jens Hoeijmakers.

    Outre le vanadium, les scientifiques ont détecté pas moins de six autres métauxmétaux : le ferfer, le chromechrome, le calciumcalcium, le sodiumsodium, le magnésiummagnésium et le nickelnickel.

    Image du site Futura Sciences
    Harps (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), le spectrographe équipant le télescope de 3,6 mètres de l'ESO, à La Silla (Chili). C'est grâce à cet instrument que Jens Hoeijmakers et ses collègues ont pu détecter plusieurs métaux dans l'atmosphère de WASP-121 b. © ESO

    Une nouvelle ère dans l'étude des atmosphères d'exoplanètes

    Ces résultats permettent aux chercheurs de mieux comprendre les processus chimiques qui se déroulent sur ces planètes. Ces études démontrent que, dans un futur relativement proche, lorsque des télescopestélescopes et des spectrographes plus grands et plus sensibles seront mis au point, ceux-ci permettront aux astronomes d'étudier les propriétés de planètes rocheuses plus petites et plus froides, semblables à la Terre : « Avec les mêmes techniques que celles que nous utilisons aujourd'hui, au lieu de se contenter de détecter les signatures du fer ou du vanadium gazeux, nous pourrons nous concentrer sur des biosignatures telles que celles de l'eau, de l'oxygèneoxygène et du méthane », se réjouit déjà Jens Hoeijmakers.

    L'astronome souligne que, outre confirmer le caractère ultra-chaud de WASP-121 b, ces résultats montrent que ce domaine de recherche entre dans une nouvelle ère : « Après des années de catalogage de ce qui existe, nous ne nous contentons plus de prendre des mesures, mais nous commençons vraiment à comprendre ce que les données des instruments nous montrent. Comment les planètes se ressemblent et diffèrent les unes des autres. De la même façon, peut-être, que Charles DarwinCharles Darwin a commencé à développer la théorie de l'évolutionthéorie de l'évolution après avoir caractérisé d'innombrables espèces animales, nous commençons à mieux comprendre comment ces exoplanètes se sont formées et comment elles fonctionnent. »