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lundi, décembre 5, 2022

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Les astronomes détectent l’élément le plus lourd jamais trouvé dans les atmosphères d’exoplanètes

Les astronomes ont repéré un élément chimique inattendu dans l’atmosphère de deux exoplanètes grésillantes où du fer liquide et des pierres précieuses pleuvent du ciel.

Les deux exoplanètes, qui orbitent autour d’étoiles séparées au-delà de notre système solaire, sont des géantes gazeuses ultra-chaudes appelées WASP-76b et WASP-121b. Les astronomes ont utilisé le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral pour détecter le baryum à haute altitude dans l’atmosphère de chaque exoplanète.

Le baryum est l’élément le plus lourd jamais découvert dans l’atmosphère d’une exoplanète. La revue Astronomy & Astrophysics a publié jeudi une étude détaillant la découverte.

À chaque révélation, WASP-76b et WASP-121b semblent plus étranges aux scientifiques.

« La partie déroutante et contre-intuitive est : pourquoi y a-t-il un élément si lourd dans les couches supérieures de l’atmosphère de ces planètes ? » a déclaré l’auteur principal de l’étude, Tomás Azevedo Silva, doctorant à l’Université de Porto et à l’Institut d’astrophysique et des sciences spatiales du Portugal, dans un communiqué.

« C’était en quelque sorte une découverte « accidentelle ». Nous n’attendions ni ne recherchions de baryum en particulier et nous avons dû vérifier qu’il provenait réellement de la planète car il n’avait jamais été vu sur aucune exoplanète auparavant.

Les deux exoplanètes sont de taille similaire à Jupiter, la plus grande planète de notre système solaire, mais elles ont des températures de surface incroyablement chaudes bien au-dessus de 1 832 degrés Fahrenheit (1 000 degrés Celsius).

La montée en flèche des températures sur WASP-76b et WASP-121b provient du fait que chaque planète est située à proximité de son étoile hôte, complétant une seule orbite en un ou deux jours environ.

Découvert pour la première fois en 2015, WASP-121b se trouve à environ 855 années-lumière de la Terre. L’exoplanète a une atmosphère de vapeur d’eau rougeoyante, et l’intense attraction gravitationnelle de l’étoile autour de laquelle elle orbite la déforme en forme de ballon de football.

La planète est verrouillée par les marées, ce qui signifie que le même côté de la planète fait toujours face à l’étoile. Ceci est similaire à la façon dont notre lune orbite autour de la Terre. Du côté jour, les températures commencent à 4 040 F (2 227 C) dans la couche la plus profonde de l’atmosphère et atteignent 5 840 F (3 227 C) dans la couche supérieure.

Les scientifiques ont repéré WASP-76b pour la première fois en 2016. Il orbite autour d’une étoile de la constellation des Poissons à 640 années-lumière de la Terre. Cette exoplanète est également verrouillée par les marées, donc sur son côté jour, qui fait face à l’étoile, les températures dépassent 4 400 F (2 426 C).

La nature grésillante des exoplanètes leur a donné des caractéristiques et une météo inhabituelles qui semblent sortir de la science-fiction. Les scientifiques pensent que du fer liquide tombe du ciel sur WASP-76b, tandis que des nuages ​​de métal et des gemmes liquides se forment sur WASP-121b.

This illustration shows a nightside view of the exoplanet WASP-76b, where liquid iron rains from the sky.

La détection de baryum dans la haute atmosphère de chaque planète a surpris les chercheurs. L’élément est 2 1/2 fois plus lourd que le fer.

« Compte tenu de la gravité élevée des planètes, nous nous attendrions à ce que des éléments lourds comme le baryum tombent rapidement dans les couches inférieures de l’atmosphère », a déclaré le co-auteur de l’étude Olivier Demangeon, chercheur postdoctoral à l’Université de Porto et à l’Institut d’astrophysique et des sciences spatiales. au Portugal, dans un communiqué.

La découverte de baryum dans l’atmosphère des deux exoplanètes pourrait suggérer que les géantes gazeuses ultra-chaudes ont des caractéristiques encore plus inhabituelles que prévu.

Sur Terre, le baryum apparaît dans le ciel nocturne sous une couleur verte vibrante lorsque des feux d’artifice sont déclenchés. Mais les scientifiques ne savent pas quel processus naturel fait apparaître l’élément lourd si haut dans l’atmosphère de ces géantes gazeuses.

L’équipe de recherche a utilisé l’instrument ESPRESSO, ou Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations, installé dans le Very Large Telescope au Chili, pour étudier la lumière des étoiles lorsqu’elle traversait l’atmosphère de chaque planète.

« Étant gazeuses et chaudes, leurs atmosphères sont très étendues », a déclaré Demangeon, « et sont donc plus faciles à observer et à étudier que celles de planètes plus petites ou plus froides. »

Les futurs télescopes pourront également espionner plus de détails dans les couches atmosphériques des exoplanètes, y compris celles rocheuses similaires à la Terre, pour percer les mystères de mondes inhabituels à travers la galaxie.

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