La chasse aux exoplanètes a révélé de nombreuses études de cas fascinantes. Par exemple, les relevés ont révélé de nombreux «Jupiter chauds», des géants gazeux de taille similaire à Jupiter mais en orbite très près de leur soleil. Ce type particulier d'exoplanète a été une source d'intérêt pour les astronomes, principalement parce que leur existence remet en question la pensée conventionnelle sur l'endroit où les géantes gazeuses peuvent exister dans un système stellaire.
C'est pourquoi une équipe internationale dirigée par des chercheurs de l'Observatoire européen austral (ESO) a utilisé le très grand télescope (VLT) pour mieux voir WASP-19b, un Jupiter chaud situé à 815 années-lumière de la Terre. Au cours de ces observations, ils ont remarqué que l'atmosphère de la planète contenait des traces d'oxyde de titane, ce qui en fait la première fois que ce composé est détecté dans l'atmosphère d'une géante gazeuse.
L'étude qui décrit leurs découvertes, intitulée «Détection d'oxyde de titane dans l'atmosphère d'un Jupiter chaud», a récemment paru dans la revue scientifique La nature.Dirigée par Elyar Sedaghati - un récent diplômé de l'Université technique de Berlin et membre de l'Observatoire européen austral - l'équipe a utilisé les données collectées par le réseau VLT au cours d'une année pour étudier WASP-19b.
Comme tous les Hot Jupiters, WASP-19b a à peu près la même masse que Jupiter et orbite très près de son soleil. En fait, sa période orbitale est si courte - seulement 19 heures - que les températures dans son atmosphère devraient atteindre 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F). C'est quatre fois plus chaud que Vénus, où les températures sont assez chaudes pour faire fondre le plomb! En fait, les températures sur WASP-19b sont suffisamment chaudes pour faire fondre les minéraux silicatés et le platine!
L'étude s'est appuyée sur l'instrument FOcal Reducer / Low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) sur le VLT, un instrument optique multimode capable de conduire l'imagerie, la spectroscopie et l'étude de la lumière polarisée (polarimétrie). À l'aide de FORS2, l'équipe observant la planète en passant devant son étoile (alias. A fait un transit), qui a révélé de précieux spectres de son atmosphère.
Après avoir soigneusement analysé la lumière qui traversait ses nuages brumeux, l'équipe a été surprise de trouver des traces d'oxyde de titane (ainsi que de sodium et d'eau). Comme Elyar Sedaghati, qui a passé 2 ans en tant qu'étudiant à l'ESO pour travailler sur ce projet, a déclaré de la découverte dans un communiqué de presse ES:
“La détection de telles molécules n'est cependant pas une mince affaire. Non seulement nous avons besoin de données d'une qualité exceptionnelle, mais nous devons également effectuer une analyse sophistiquée. Nous avons utilisé un algorithme qui explore plusieurs millions de spectres couvrant une large gamme de compositions chimiques, de températures et de propriétés de nuage ou de voile afin de tirer nos conclusions.”
L'oxyde de titane est un composé très rare qui est connu pour exister dans l'atmosphère des étoiles fraîches. En petite quantité, il agit comme un absorbeur de chaleur et est donc susceptible d'être en partie responsable du WASP-19b qui subit des températures aussi élevées. En assez grande quantité, il peut empêcher la chaleur d'entrer ou de s'échapper d'une atmosphère, provoquant ce qu'on appelle l'inversion thermique.
Il s'agit d'un phénomène où les températures sont plus élevées dans la haute atmosphère et s'abaissent plus bas. Sur Terre, l'ozone joue un rôle similaire, provoquant une inversion des températures dans la stratosphère. Mais sur les géantes gazeuses, c'est l'opposé de ce qui se passe habituellement. Alors que Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune connaissent des températures plus froides dans leurs atmosphères supérieures, les températures sont beaucoup plus chaudes plus près du cœur en raison de l'augmentation de la pression.
L'équipe estime que la présence de ce composé pourrait avoir un effet substantiel sur la température, la structure et la circulation de l'atmosphère. De plus, le fait que l'équipe ait pu détecter ce composé (une première pour les chercheurs sur les exoplanètes) est une indication de la façon dont les études sur les exoplanètes atteignent de nouveaux niveaux de détail. Tout cela est susceptible d'avoir un impact profond sur les futures études des atmosphères exoplanètes.
L'étude n'aurait pas non plus été possible sans l'instrument FORS2, qui a été ajouté au réseau VLT ces dernières années. Comme Henri Boffin, le scientifique de l'instrument qui a dirigé le projet de rénovation, a commenté:
“Cette découverte importante est le résultat d'une remise à neuf de l'instrument FORS2 qui a été effectuée exactement à cet effet. Depuis lors, FORS2 est devenu le meilleur instrument pour effectuer ce type d'étude à partir du sol.”
À l'avenir, il est clair que la détection d'oxydes métalliques et d'autres substances similaires dans les atmosphères d'exoplanètes permettra également de créer de meilleurs modèles atmosphériques. Avec ces informations en main, les astronomes pourront mener des études beaucoup plus détaillées et précises sur les atmosphères d'exoplanètes, ce qui leur permettra de déterminer avec plus de certitude si certaines d'entre elles sont ou non habitables.
Donc, alors que cette dernière planète n'a aucune chance de soutenir la vie - vous auriez plus de chance de trouver des glaçons dans le désert de Gobi! - sa découverte pourrait aider à ouvrir la voie vers des exoplanètes habitables à l'avenir. En route pour trouver un monde qui pourrait soutenir la vie, ou peut-être cette Terre insaisissable 2.0!
