Ciel dégagé et vapeur d’eau observés à la surface d’une exo-Neptune

transit exoNeptune
Illustration du transit de l’exo-Neptune HAT-P-11b devant son soleil. En analysant la lumière de l’étoile-hôte bloquée par l’exoplanète, les astronomes sont en mesure de déduire la composition de son atmosphère. Si par chance, le temps est clair dans les couches supérieures de ce monde lointain, il est possible alors de détecter la présence éventuelle de molécules d’eau (partie orangée qui nimbe l’exoplanète)

Après l’étude de l’atmosphère de quelques Jupiter-Chaudes, des chercheurs ont examiné celle d’une exoplanète de plus petite dimension, l’exo-Neptune nommée HAT-P-11b, à 124 années-lumière de nous. De la vapeur d’eau fut détectée, à la faveur d’un temps clair et dégagé.

Une nouvelle étape vient d’être franchie dans l’étude des exoplanètes, notamment dans le domaine de la caractérisation des atmosphères qui les enrobent. Rappelons que depuis le début des années 2010, les recherches dans ce domaine s’accentuent après que des astronomes réussirent à faire parler, pour la première fois, une poignée de Jupiter chaude et déceler avec confiance la présence d’eau dans les couches supérieures de ces mondes gazeux. Il y a quelques semaines encore, autre première, une équipe démontrait avoir observé des nuages d’eau à la surface d’une naine brune, famille d’étoiles minuscules dont la masse est légèrement supérieure à celle d’une Jupiter…

A présent, dans un article publié dans la revue Nature, des chercheurs ont annoncé avoir découvert, à la faveur d’une météo clémente, la présence de vapeur d’eau dans les couches atmosphériques de HAT P-11b, une planète deux fois plus petite qu’une Jupiter. « Cette découverte est une borne significative sur la route vers l’analyse éventuelle de la composition atmosphérique de planètes plus petites et rocheuses comme la Terre » a commenté l’administrateur adjoint du bureau des missions scientifiques de la NASA, John Grunsfeld. En effet, qualifiée d’exo-Neptune (environ 4 fois plus grande que la Terre), cet astre est le plus petit jamais étudié pour la caractérisation de son atmosphère.

Découverte en 2009 lors de ses transits devant son étoile HAT P-11 (constellation du Cygne), de type naine orange située à quelque de 124 années-lumière de nous, l’exoplanète est considérée comme gazeuse avec un noyau solide, à l’instar d’Uranus ou de Neptune dans notre système solaire. Plutôt très proche de son soleil, HAT P-11b gravite autour en seulement cinq jours. Affichant des températures en surface très élevées, il est exclu, bien entendu, d’y déceler des formes de vie.

L’équipe d’astronomes emmenée par Jonathan Fraine (Université du Maryland) s’est donc focalisée sur plusieurs de ses passages afin d’étudier à travers le télescope spatial Hubble, les signatures spectrales de molécules présentes dans son manteau de gaz rétroéclairé. Toutefois, précisent les chercheurs, il leur a fallu écarter les possibilités d’être induits en erreur par les taches sombres de l’étoile-hôte, car celles-ci sont susceptibles de refléter une présence de vapeur d’eau. Aussi ont-ils fait appel aux données acquises par le satellite Kepler et conduits des observations complémentaires dans l’infrarouge avec le télescope spatial Spitzer, afin de « séparer le bon grain de l’ivraie ». « Ces recherches ne sont possibles aujourd’hui que grâce aux capacités combinées de ces observatoires uniques et puissants » a d’ailleurs salué John Grunsfeld.

exo Neptune sky
L’atmosphère de HAT-P-11b, comme si on y était. La partie gauche de l’illustration montre la haute atmosphère de cette exoplanète de taille équivalente à Neptune avec un amoncellement de nuages. A droite, la même région, cette fois par temps clair

Percer les secrets des autres mondes

Le professeur Jonathan Fraine, principal auteur de cette étude, estime avoir eu beaucoup de chance en trouvant un ciel clair et dégagé sur ce monde lointain « cela signifie que les nuages n’ont pas bloqué pas notre vue sur les molécules d’eau ». Plonger notre regard contribue à améliorer les modèles de formations planétaires et de leur évolution. Ici ou ailleurs.

« Nous pensons que les exo-Neptunes peuvent avoir diverses compositions qui reflètent l’histoire de leur formation » a expliqué Heather Knutson de l’Institut de Technologie de Californie, « maintenant avec ces données, nous pouvons commencer à reconstituer le récit des origines de ces mondes lointains ».

Bien sûr, les astronomes espèrent renouveler l’expérience ultérieurement avec d’autres candidats, de taille et de masse toujours plus modeste — jusqu’à 10 fois la masse de notre planète — telle les super-Terres. « Nous voulons étendre nos connaissances à un large éventail d’exoplanètes » a déclaré Drake Deming qui a participé à ces recherches. « (…) Nous voulons être en mesure de choisir à l’avance les planètes avec des atmosphères claires et dégagées qui nous permettront de détecter des molécules » a poursuivi sa collègue Heather Knutson. Une des nombreuses qui attend le futur télescope spatial James Webb, dont le lancement prévu en 2018. Ne vivons-nous pas une époque formidable ?

Crédit photo : NASA/JPL-Caltech.

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