Une planète brûlante, noire comme le charbon, dans l’œil du télescope Hubble

Le télescope spatial Hubble de la NASA a observé une planète extrasolaire entièrement noire, qui absorbe la lumière plutôt que la réfléchir dans l’espace. Cette caractéristique inédite est attribuable à sa faculté unique d’absorber au moins 94 % de la lumière stellaire visible qui pénètre son atmosphère.

WASP-12b est l’une des plus sombres exoplanètes, aussi noire qu’une route fraichement pavée. L’exoplanète, qui fait deux fois la taille de Jupiter, a la propriété unique d’absorber au moins 94% de la lumière visible qu’elle reçoit de son étoile. La planète est si proche de son étoile qu’elle lui montre toujours la même face. Le côté jour reçoit toute la lumière puisqu’il fait toujours face à l’étoile. Un tourbillon de matière de son atmosphère surchauffée est aspiré par l’étoile. Images : NASA, Agence spatiale européenne et G. Bacon (STScI).

Cette planète originale, nommée WASP-12b, dite de type « Jupiter chaud », gravite très près de son étoile et présente des températures extrêmes.

Son atmosphère est si chaude que pratiquement aucune molécule ne peut survivre sur sa face diurne, où les températures atteignent les 2 500 degrés Celsius. Par conséquent, des nuages qui pourraient réfléchir la lumière vers l’espace ne s’y forment probablement pas: cette dernière atteint plutôt l’atmosphère de la planète, où elle est absorbée par des atomes d’hydrogène, puis transformée en énergie thermique.

« Nous ne pensions pas découvrir une exoplanète aussi sombre », explique Taylor Bell, de l’Université McGill, membre du CRAQ  et de l’Institut de recherche sur les exoplanètes, au Québec (Canada), et chercheur principal de l’étude réalisée au moyen du télescope Hubble. « La plupart des planètes de type Jupiter chaud reflètent environ 40 % de la lumière stellaire. »

La face nocturne de la planète est bien différente. En fait, WASP-12b présente des faces diurne et nocturne fixes parce qu’elle orbite près de son étoile, au point de s’en trouver « verrouillée » par les forces gravitationnelles. La face nocturne est de quelque 1 100 degrés Celsius moins chaude, ce qui y permet la formation de vapeur d’eau et de nuages. Des observations précédentes faites par le télescope Hubble de la frontière jour/nuit ont révélé la présence de vapeur d’eau et peut-être de nuages et de brume dans l’atmosphère. WASP-12b se trouve à environ 3,2 millions de kilomètres de son étoile, et fait le tour de son étoile en environ un jour terrestre.

« Cette nouvelle découverte d’Hubble prouve encore une fois la grande diversité des planètes de type Jupiter chaud », explique Taylor Bell. « Certaines, comme WASP-12b, affichent des températures de 2 500 degrés Celsius, et d’autres, de 1 200 degrés Celsius. De précédentes observations des Jupiter chaudes ont révélé que les écarts de température entre la face diurne et la face nocturne sont supérieurs pour les planètes plus chaudes du côté jour. Ces recherches portent à croire que même si une plus grande chaleur est absorbée du côté diurne de la planète, les phénomènes atmosphériques, par exemple les vents, ne suffisent pas à la transporter complètement sur la face nocturne. »

Les chercheurs ont établi la capacité d’absorption lumineuse de la planète au moyen du spectrographe imageur du télescope spatial Hubble en ciblant principalement la légère diminution d’intensité lumineuse alors que la planète passait directement derrière l’étoile. Ces variations indiquent aux astronomes la quantité de lumière réfléchie par la planète. Dans le cas qui nous occupe, toutefois, les observations n’ont révélé aucune lumière réfléchie, ce qui veut dire que le côté diurne de la planète absorbe pratiquement toute la lumière stellaire qu’elle reçoit.

Découverte en 2008, WASP-12b gravite autour d’une étoile semblable au Soleil dans la constellation du Cocher, à 1 400 années-lumière de la Terre. Plusieurs télescopes ont étudié cette exoplanète, notamment Hubble, ainsi que le télescope spatial Spitzer et l’Observatoire Chandra X-Ray de la NASA. De précédentes observations réalisées par le spectromètre ultraviolet (Cosmic Origins Spectrograph ou COS) d’Hubble ont révélé que la planète était peut-être en décroissance, un tourbillon de matière de son atmosphère ultra-chauffée étant aspiré par l’étoile.

Plus d’information

L’article “The Very Low Albedo Of Wasp-12b From Spectral Eclipse Observations With Hubble” est publié dans l’édition du 14 septembre de The Astrophysical Journal Letters. En plus de  Taylor Bell (McGill, CRAQ/iREx), l’équipe inclut Nikolay Nikolov (University d’Exeter), Nicolas Cowan (McGill, CRAQ/iREx), Joanna K. Barstow (University College London), Travis S. Barman (Université de l’Arizona), Ian J. M. Crossfield (University de l’Arizona), Neale P. Gibson (Queens University Belfast), Thomas M. Evans (Université d’Exeter), David K. Sing (Université d’Exeter), Heather A. Knutson (California Institute of Technology), Tiffany Kataria (JPL), Joshua D. Lothringer (University de l’Arizona), Björn Benneke (Université de Montréal, CRAQ/iREx) and Joel C. Schwartz (McGill).

Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’Agence spatiale européenne. Le Goddard Space Flight Center de la NASA, à Greenbelt, au Maryland, gère le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore dirige les activités scientifiques d’Hubble. Le STScI est exploité pour le compte de la NASA par l’Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., à Washington, D.C.

Pour obtenir plus de renseignements sur la planète WASP-12b et le télescope Hubble, et pour consulter des images, visitez le site suivant : http://www.nasa.gov/hubble

Contact

Taylor Bell
Institut de recherche sur les exoplanètes, Université McGill
taylor.bell@mail.mcgill.ca

Nicolas Cowan
Institut de recherche sur les exoplanètes, Université McGill
nicolas.cowan@mcgill.ca

Source

Ray Villard
STScI
villard@stsci.edu
410-338-4514

Donna Weaver
STScI
dweaver@stsci.edu
410-338-4493

Traduction

Université McGill

Liens

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