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Surprenants bulletins météo

Le ciel est dégagé sur HAT-P-11b, alors qu’un vent infernal et brûlant souffle sur HD 189733b. Aujourd’hui, grâce à leurs instruments sophistiqués d’observation sur terre comme dans l’espace, les astronomes ne découvrent pas seulement de nouvelles exoplanètes mais sont capables d’avoir une idée de ce qui se passe dans les atmosphères de ces mondes lointains. Ils espèrent même détecter dans un futur proche des signatures de la vie dans l’atmosphère de l’une d’elle.

Vue d'artiste de la planète bleue HD 189733b. (Crédit: NASA, ESA, M. Kornmesser)

Vue d’artiste de la planète bleue HD 189733b. (Crédit: NASA, ESA, M. Kornmesser)

La constellation du Cygne est facile à trouver dans le ciel nord d’été. Là-bas, à 120 années lumière de nous, une planète à peine plus grosse que Neptune tourne autour d’une étoile un peu plus petite que le soleil. Cette exo-Neptune est si proche de son étoile qu’elle en fait le tour en 5 jours seulement. « Avec ses 600 degrés en surface, c’est un objet plutôt chaud » explique Kamen Todorov, postdoc à l’EPF de Zürich et membre de PlanetS. Cette exoplanète a été découverte en 2009 grâce à un réseau de petits télescopes au sol appelé HAT. Dès lors, trois télescopes spatiaux l’ont observée : Hubble, Spitzer et Kepler.

En analysant les données de HAT-P-11b une équipe internationale vient de trouver des détails surprenants dans son atmosphère. « Pour la première fois nous avons pu observer une présence moléculaire sur une si petite planète » détaille Kamen Todorov, un des membres de l’équipe. « Jusqu’à maintenant, toute les planètes comme Neptune et plus petites qui ont été observées étaient couvertes d’épais nuages ». Par conséquent leur étude était impossible, mais il semble bien que sur HAT-P-11b le ciel soit dégagé permettant aux chercheurs de détecter des molécules. « C’est la plus petite planète sur laquelle des molécules ont été identifiées, et dans notre cas c’est de la vapeur d’eau », ajoute Kemen Todorov.

Une autre planète bleue

Un autre objet a retenu l’attention des chercheurs, il s’agit de HD189733b qui tourne autour de son étoile en seulement 2,2 jours. Découvert il y a dix ans et situé à 63 années lumière il a été intensément étudié. Alors qu’ils ne peuvent le voir directement, les astronomes ont réussi à déterminer sa couleur : elle est bleue comme la terre mais plus grosse (comme Jupiter) et plus chaude. « La précision avec laquelle nous avons pu définir le profil de température de son atmosphère est sans précédent » s’exclame Aurélien Wyttenbach, thésard et membre of PlanetS à l’université de Genève. La température augmente régulièrement avec l’altitude pour atteindre plus de 3000 degrés. En analysant des données récoltées sur plusieurs années, l’équipe de Genève a également trouvé qu’entre la partie chaude éclairée et la partie froide à l’ombre soufflent des vents pouvant atteindre plusieurs milliers de km/h.

« Ces découvertes sont les prémices d’une météorologie exoplanétaire » annonce Keving Heng, professeur à l’université de Berne et leader d’un projet PlanetS qui vise à modéliser sur ordinateur la composition et la dynamique des « exoatmosphères ». Alors qu’il y a 15 ans à peine, la découverte d’une exoplanète faisait la une, les astronomes sont maintenant capables de décrire les propriétés de la majorité d’entre elles. Et ce qui est le plus étonnant c’est qu’ils le font sans avoir d’image puisque seules quelques planètes ont pu être photographiées à ce jour.

L’étude d’éclipse lointaine

La première exoplanète a été trouvée grâce aux oscillations gravitationnelles qu’elle imprimait sur son étoile. Les variations de la vitesse radiale de l’étoile peuvent être mesurées par un spectromètre en exploitant l’effet Doppler, ce même effet qui provoque une diminution de la fréquence de la sirène d’une ambulance lorsqu’elle s’éloigne de l’observateur. L’amplitude des variations permet de déduire la masse de la planète.

De plus, si l’orbite d’une planète est alignée avec la ligne de vue alors on peut observer une éclipse lorsque la planète passe devant son étoile, c’est ce qu’on appelle un transit. La baisse de luminosité de l’étoile peut se mesurer et donner une indication sur la taille de la planète.

En combinant taille et masse on peut assez facilement calculer la densité de l’objet. Cette densité nous renseigne alors sur la composition chimique de la planète et permet donc de dire si elle rocheuse à l’image de la Terre ou Mars, ou si elle est gazeuse comme les planètes géantes du système solaire. Les détails des atmosphères exoplanétaires sont obtenus en étudiant l’éclipse lorsque la planète passe devant ou derrière son étoile, une méthode assez récente et nommée spectroscopie de transit. « Mesurer les transits dans différentes longueurs d’onde nous permet de reconstruire le spectre de l’atmosphère et en déduire sa composition chimique » explique Kevin Heng.

Surprises garanties

La présence d’oxygène moléculaire ou d’ozone dans une atmosphère exoplanétaire peut signifier la présence de la vie sans toutefois en donner une certitude. Les astronomes n’ont pas encore trouvé une jumelle de la terre habitable, soit une planète de la même taille orbitant autour d’une étoile du type solaire située a à une distance où il ne fait ni trop chaud ni trop froid afin que l’eau puisse exister sous forme liquide. Parmi les quelques 2000 planètes détectées il en existe une grande variété, des petites rocheuses, des géantes glacées, des mini systèmes solaires où la planète est toute proche de son étoile ou encore des planètes qui tournent autour de deux étoiles comme Tatooine la planète de Luke Skywalker. « Nos observations montrent que le monde des planètes est incroyablement diverse » considère Kamen Todorov, « Nous avons souvent pensé qu’il y avait de règles, comme celle des Neptune-chauds qui ont des nuages épais, or il n’en est rien, nous ne sommes pas au bout de nos surprises.» (bva)

http://nccr-planets.ch/news-clear-skies-high-humidity-exo-neptune/

http://nccr-planets.ch/hot-and-stormy-at-high-altitudes/

http://www.americanscientist.org/issues/feature/the-study-of-climate-on-alien-worlds/1

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