Un télescope de l'ESO observe une pluie de fer tomber à la surface d'une exoplanète

Grâce au Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, des chercheurs ont observé une planète à la surface de laquelle une pluie métallique semble se précipiter. La face éclairée de cette exoplanète géante et ultra chaude voit sa température de surface grimper au-delà des 2400 degrés Celsius, ce qui suffit à vaporiser les métaux dont elle est constituée. Des vents violents transportent la vapeur de fer sur la face opposée, située dans l'ombre, où elle condense en gouttelettes de fer.


“Nous pourrions affirmer que cette planète est caractérisée par une météo pluvieuse en soirée, au détail près qu'il s'agit ici de précipitations de fer” précise David Ehrenreich, professeur à l'Université de Genève en Suisse. Ce dernier a conduit une étude de cette étrange exoplanète, publiée ce jour au sein de la revue Nature. Baptisée WASP-76b, elle se situe à quelque 640 années lumière de la Terre dans la constellation des Poissons.

La survenue de cet étrange phénomène s'explique par le fait que cette planète présente toujours la même face, son côté jour, à son étoile parent. Sa face nocturne, de température inférieure, demeure donc constamment dans l'obscurité. A l'image de la Lune sur son orbite autour de la Terre, WASP-76b se trouve “verrouillée par la gravitation”: sa période de rotation autour de son axe équivaut à sa période de révolution autour de son étoile hôte.

Sa face éclairée reçoit de son étoile parent un rayonnement des milliers de fois supérieur à celui que la Terre capte du Soleil. Cet éclairement se traduit par une température de surface élevée, la fragmentation des molécules en atomes, et l'évaporation des métaux tel le fer au sein de l'atmosphère. Le gradient de température entre les faces sombre et éclairée génère des vents violents qui transportent la vapeur de fer du côté diurne ultra-chaud vers la face nocturne caractérisée par une température voisine de 1500 degrés Celsius.

Ce gradient de température entre les faces sombre et éclairée de WASP-76b s'accompagne d'une différence de chimie entre le jour et la nuit, rapporte la nouvelle étude. Grâce à ESPRESSO, un instrument nouvellement installé sur le VLT de l'ESO dans le désert chilien de l'Atacama, les astronomes ont pour la toute première fois mis en évidence l'existence de variations chimiques à la surface d'une planète gazeuse, géante et ultra-chaude. Ils ont ainsi détecté la forte signature de vapeur de fer à la frontière du soir, qui sépare les faces diurne et nocturne de la planète. “Etonnamment toutefois, nous n'avons détecté aucune trace de vapeur de fer à la frontière du matin” précise David Ehrenreich. “ Il s'ensuit qu'il pleut du fer sur la face sombre de cette exoplanète extrême”.

“Les observations indiquent que la vapeur de fer est abondante dans l'atmosphère surplombant la face éclairée - de température élevée - de WASP-76b” ajoute Maria Rosa Zapatero Osorio, astrophysicienne au Centre d'Astrobiologie de Madrid, Espagne, et responsable de l'équipe scientifique d'ESPRESSO. “Une fraction de ce fer se trouve injectée du côté nocturne sous le double effet de la rotation de la planète et de la circulation atmosphérique. A la rencontre de cet environnement plus froid, le fer condense et retombe sous forme de pluie.”

Ce résultat est le fruit des toutes premières observations scientifiques menées en septembre 2018 au moyen d'ESPRESSO par le consortium scientifique à l'origine de l'instrument: une équipe composée de personnels travaillant au Portugal, en Italie, en Suisse, en Espagne et à l'ESO.

ESPRESSO - pour Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (spectrographe à échelle dédié à l'étude des éxoplanètes rocheuses et aux observations spectroscopiques stables) - fut à l'origine conçu pour détecter des planètes de type Terre autour d'étoiles semblables au Soleil. Toutefois, il s'est avéré beaucoup plus polyvalent. “Nous nous sommes rapidement aperçus que la formidable puissance collectrice du VLT, conjuguée à l'extrême stabilité d'ESPRESSO, en faisaient un instrument idéal pour étudier les atmosphères exoplanétaires”, précise Pedro Figueira, scientifique en charge de l'instrument ESPRESSO à l'ESO au Chili.

“Nous disposons désormais d'une toute nouvelle méthode de suivi du climat à la surface des exoplanètes les plus extrêmes”, conclut David Ehrenreich.







Notes:
Une version précédente de ce communiqué de presse indiquait par erreur, sur la base d'une étude de 2016, que la distance de WASP-76b par rapport à la Terre était de 390 années-lumière,. Des données plus récentes indiquent que l'exoplanète se trouve à 640 années-lumière.

Référence publication:
Ce travail de recherche a fait l'objet d'une publication à paraître au sein de la revue Nature: