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Sciences

De l’hélium détecté pour la première fois dans l’atmosphère d’une exoplanète

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WASP-107b

Wasp-107b est un astre atypique. Cette exoplanète découverte en 2017 dans la constellation de la Vierge, tourne en un peu moins de six jours autour d’une étoile de type K. Un peu plus rouge et plus froide donc que notre soleil. Presque aussi grande que Jupiter, Wasp-107b se distingue surtout par sa masse 8 fois inférieure, ce qui en fait pour une géante gazeuse, un véritable poids plume. Cette faible masse combinée à sa grande proximité avec son étoile font que Wasp-107b a du mal à retenir son atmosphère qui s’étend en un large panache dans l’espace. On connait le phénomène pour d’autre planètes de type Jupiter chaud telles que HD 209458 b, également connue sous le nom d’Osiris. Mais jusqu’à présent ces fuites d’atmosphères ne concernaient que l’hydrogène. Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par Jessica Spake de l’Université d’Exeter au Royaume-uni, a, pour la première fois, mis en évidence dans la haute atmosphère de Wasp-107b, la présence d’hélium. Ses résultats on été publiés le 2 mai 2018 dans la revue Nature.

L’hélium est omniprésent dans l’Univers. On le trouve dans les étoiles puisqu’il est le produit de la fusion nucléaire de l’hydrogène. Et puisqu’on le trouve aussi en abondance au sein des géantes gazeuses du système solaire telles que Jupiter et Saturne, les spécialistes s’attendaient aussi à en découvrir dans les atmosphères des exoplanètes géantes. Jusqu’à présent, les recherches avaient été vaines. 

Une technique innovante

L’équipe de Jessica Spake a obtenu ce résultat en utilisant une nouvelle méthode. Les éléments dans la queue gazeuse d’une exoplanète sont plus facilement détectés lorsqu’ils absorbent la lumière stellaire pendant un transit – un passage de la planète devant son étoile hôte. Cette absorption se fait principalement dans la partie ultraviolette du spectre lumineux. Mais la chercheuse du département de physique et d’astronomie de l’Université d’Exeter et ses collègues ont fait un autre choix. A l’aide du télescope spatial Hubble, ils ont mesuré le spectre de l’étoile de WASP-107b dans le proche infrarouge pendant un transit. Après réception des données, ils ont constaté l’absorption de la lumière infrarouge à la longueur d’onde de 1,08 micromètres par un élément inconnu. Perplexe au début, l’équipe de chercheurs a réussi à associer cette caractéristique d’absorption à un type particulier d’hélium, l’hélium métastable, un état énergétique à longue durée de vie de cet élément créé par le rayonnement de l’étoile sur la haute atmosphère de la planète. Une étoile proche, une atmosphère étendue. Les ingrédients fournis par l’atypique géante gazeuse favorisent l’apparition de cet état si caractéristique de l’hélium.

L’une des particularités de la méthode utilisée par l’équipe de Jessica Spake est que l’infrarouge n’est pas stoppé par l’atmosphère terrestre à l’inverse de l’ultraviolet. Cette nouvelle technique permettra aux astronomes de rechercher des atmosphères riches en hélium depuis le sol. Elle offrira peut-être également la possibilité de détecter des éléments plus lourds, ouvrant ainsi un nouveau sous-champ de la recherche exoplanétaire et offrant de nombreuses opportunités scientifiques pour étudier la formation et l’évolution des planètes. 

Source : https://www.sciencesetavenir.fr/espace/de-l-helium-detecte-pour-la-premiere-fois-dans-l-atmosphere-d-une-exoplanete_123639?xtor=RSS-9

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