Une exoplanète enveloppée dans un nuage géant en forme de queue de comète

Jeudi, 25 juin 2015

En utilisant le Spectrographe Imageur (STIS) à bord du télescope Hubble (HST), une équipe internationale impliquant notamment des chercheurs de l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP ; CNRS/UPMC) et de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble (IPAG ; CNRS/Université Joseph Fourier) a découvert un gigantesque nuage de gaz s’échappant d’une exoplanète de type Neptune-chaud. Ces recherches permettent de mieux comprendre l'évolution des planètes de faible masse qui orbitent très près de leur étoile et ouvrent des perspectives dans la détection de nouvelles exoplanètes. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature du 25 juin 2015.

Aujourd’hui, pour la première fois, l’équipe de chercheurs a observé de l'hydrogène gazeux s’échappant d’une exoplanète (GJ 436b) de masse équivalente à celle de Neptune. En outre, ils ont découvert que le gaz est réparti dans un gigantesque nuage formant une queue cométaire autour de la planète. Les auteurs ont utilisé le télescope Hubble pour observer la planète dans le domaine ultraviolets lorsque celle-ci transite devant son étoile.


Vue d’artiste du nuage d’hydrogène géant entourant l’exoplanète de type Neptune-chaud GJ 436b. ©NASA/ESA

Lorsque la lumière émise par l’étoile traverse l’atmosphère de la planète, certaines longueurs d’onde bien particulières sont absorbées ce qui donne une signature qui caractérise l’atmosphère en question. Or lorsque l’on s’intéresse à la gamme de longueurs d’onde des ultraviolets, comme le fait cette étude, il s’avère que cela permet de détecter des signatures atmosphériques plus importantes que dans les longueurs d'onde optiques. C'est notamment le cas pour la détection de l'hydrogène, le composant le plus fréquents de l'univers.

De plus, la signature du gaz détectée dans le spectre obtenu au moment du transit a été beaucoup plus importante que prévu : les astronomes ont en fait découvert la présence d’une atmosphère extrêmement étendue qui entoure l'exoplanète, à l’image d’une queue de comète géante. À tel point que celle-ci couvre environ 56% de la surface de l'étoile, ce qui est colossal en regard des 0,69% couverts par la planète elle-même. Les chercheurs pensent que le nuage est composé principalement d'atomes d'hydrogène et suggèrent que l'exoplanète pourrait avoir perdu 10% de son atmosphère depuis le début de sa vie.

Ces résultats contribuent à améliorer notre compréhension de l'évolution des planètes de faible masse qui orbitent très près de leur étoile. Quelle est la fraction de planètes de type Neptune trop proche de leur étoile qui vont perdre leurs atmosphères et devenir des planètes rocheuses ? Ce ne sera pas le devenir de Gl436b, mais cela devient une évolution possible pour une planète subissant une insolation un peu plus importante.

Pour en savoir plus: 

L’échappement atmosphérique de planètes chaudes et massives avait déjà été détecté par les équipes de l’Institut d’astrophysique de Paris (Vidal-Madjar et al 2003, http://www.spacetelescope.org/news/heic0303/), et dans un cas des variations temporelles avaient même été observées (Lecavelier et al 2012, http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/23/).

Source(s): 

A giant comet-like cloud of hydrogen escaping 1 the warm Neptune-mass exoplanet GJ 436b, David Ehrenreich, Vincent Bourrier et al., Nature, 24 juin 2015

Contact(s):
  • Alain Lecavelier des Etangs, IAP (CNRS/UPMC)
    lecavelier [at] iap [dot] fr, 01 44 32 80 77
  • Xavier Delfosse, IPAG (CNRS/Université Joseph Fourier)
    delfosse [at] obs [dot] ujf-grenoble [dot] fr, 04 76 63 55 10
  • Guillaume Hébrard, Institut d'Astrophysique de Paris (CNRS/UPMC)
    hebrard [at] iap [dot] fr, 01 44 32 80 78 / 04 92 70 65 21

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