Hubble sonde des conditions météorologiques extrêmes sur des Jupiters ultra-chauds

Hubble sonde des conditions météorologiques extrêmes sur des Jupiters ultra-chauds

En étudiant une classe unique d’exoplanètes ultra-chaudes, les astronomes du télescope spatial Hubble de la NASA pourraient être d’humeur à danser sur la chanson de fête Calypso « Hot, Hot, Hot. »C’est parce que ces mondes gonflés de la taille de Jupiter sont si proches de leur étoile parente qu’ils sont rôtis à des températures bouillonnantes supérieures à 3 000 degrés Fahrenheit. C’est assez chaud pour vaporiser la plupart des métaux, y compris le titane. Ils ont les atmosphères planétaires les plus chaudes jamais vues.

Dans deux nouveaux articles, des équipes d’astronomes de Hubble rapportent des conditions météorologiques bizarres sur ces mondes grésillants. Il pleut de la roche vaporisée sur une planète, et une autre a sa haute atmosphère qui devient plus chaude plutôt que plus froide parce qu’elle est « brûlée par le soleil » par un rayonnement ultraviolet intense (UV) de son étoile.

Cette recherche va au-delà de la simple recherche d’atmosphères planétaires étranges et décalées. L’étude des conditions météorologiques extrêmes donne aux astronomes de meilleures informations sur la diversité, la complexité et la chimie exotique qui se déroulent dans des mondes lointains à travers notre galaxie.

« Nous n’avons toujours pas une bonne compréhension de la météo dans différents environnements planétaires », a déclaré David Sing de l’Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland, co-auteur de deux études rapportées. « Lorsque vous regardez la Terre, toutes nos prévisions météorologiques sont encore finement ajustées à ce que nous pouvons mesurer.

Mais quand vous allez sur une exoplanète lointaine, vous avez des pouvoirs prédictifs limités parce que vous n’avez pas construit de théorie générale sur la façon dont tout dans une atmosphère va de pair et réagit aux conditions extrêmes. Même si vous connaissez la chimie et la physique de base, vous ne savez pas comment cela va se manifester de manière complexe. »

Dans un article paru dans la revue Nature du 7 avril, des astronomes décrivent les observations de Hubble sur WASP-178b, située à environ 1 300 années-lumière. Du côté diurne, l’atmosphère est sans nuages et est enrichie en monoxyde de silicium gazeux. Parce qu’un côté de la planète fait face en permanence à son étoile, l’atmosphère torride se déplace vers le côté nocturne à des vitesses de super-ouragan dépassant 2 000 miles par heure.

Du côté obscur, le monoxyde de silicium peut refroidir suffisamment pour se condenser en roche qui pleut des nuages, mais même à l’aube et au crépuscule, la planète est suffisamment chaude pour vaporiser de la roche. « Nous savions que nous avions vu quelque chose de vraiment intéressant avec cette caractéristique de monoxyde de silicium », a déclaré Josh Lothringer de l’Université de la vallée de l’Utah à Orem, dans l’Utah.

Dans un article publié dans le numéro du 24 janvier de Astrophysical Journal Letters, Guangwei Fu de l’Université du Maryland, College Park, a rapporté une Jupiter super chaude, KELT-20b, située à environ 400 années-lumière. Sur cette planète, une explosion de lumière ultraviolette de son étoile mère crée une couche thermique dans l’atmosphère, un peu comme la stratosphère terrestre. « Jusqu’à présent, nous ne savions jamais comment l’étoile hôte affectait directement l’atmosphère d’une planète. Il y a eu beaucoup de théories, mais maintenant nous avons les premières données d’observation », a déclaré Fu.

En comparaison, sur Terre, l’ozone dans l’atmosphère absorbe la lumière UV et augmente les températures dans une couche située entre 7 et 31 miles au-dessus de la surface de la Terre. Sur KELT-20b, le rayonnement UV de l’étoile chauffe les métaux dans l’atmosphère, ce qui crée une couche d’inversion thermique très forte.

La preuve est venue de la détection de l’eau par Hubble dans des observations dans le proche infrarouge et de la détection du monoxyde de carbone par le télescope spatial Spitzer de la NASA. Ils rayonnent à travers la haute atmosphère chaude et transparente produite par la couche d’inversion. Cette signature est unique par rapport à ce que les astronomes voient dans les atmosphères des Jupitères chauds en orbite autour d’étoiles plus froides, comme notre Soleil.

« Le spectre d’émission de KELT-20b est très différent des autres Jupiters chauds », a déclaré Fu. « C’est une preuve convaincante que les planètes ne vivent pas isolées mais sont affectées par leur étoile hôte. »

Bien que les Jupitères super chauds soient inhabitables, ce type de recherche ouvre la voie à une meilleure compréhension de l’atmosphère des planètes terrestres potentiellement habitables. « Si nous ne pouvons pas comprendre ce qui se passe sur les Jupitères super chauds où nous avons des données d’observation solides et fiables, nous n’aurons pas la chance de comprendre ce qui se passe dans les spectres plus faibles en observant les exoplanètes terrestres », a déclaré Lothringer. « Il s’agit d’un test de nos techniques qui nous permet de construire une compréhension générale des propriétés physiques telles que la formation des nuages et la structure atmosphérique. »

Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA (Agence Spatiale Européenne). Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, gère le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore, dans le Maryland, dirige les opérations scientifiques de Hubble. Le STScI est exploité pour la NASA par l’Association des Universités pour la Recherche en astronomie, à Washington, D. C.

Lea LAMBERT

Lea LAMBERT

Elle est photographe professionnelle. Elle souhaite partager son amour de la photo à travers différentes illustrations de nos articles. Léa adore la région nantaise et ses paysages. Son expertise est un atout pour notre équipe.

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