Détectées il y a moins de 10 ans, les deux exoplanètes WASP-76 b et WASP-121 b étonnent les astronomes encore aujourd’hui. Cette fois, c’est leur atmosphère qui recèle un élément qui ne devrait pas s’y trouver, notamment en haute altitude.

C’est une découverte tout aussi inattendue que spectaculaire. Elle a été annoncée le 13 octobre 2022, et publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics. Inattendue, car la trouvaille des astronomes sur deux exoplanètes (WASP-76 b et WASP-121 b) est un coup de chance. Spectaculaire, parce que ces deux mondes sont situés à 640 et 850 années-lumière de la Terre. Ils ont été scrutés par le Très Grand Télescope de l’Observatoire Européen Austral, basé au Chili.

Mais, pourquoi y a-t-il du baryum là ?

C’est à cette occasion que les astronomes ont décelé un élément inhabituel, qui n’est pas censé se trouver durablement dans les plus hautes couches de l’atmosphère. Cette substance surprenante, c’est le baryum. On en trouve sur Terre, y compris occasionnellement dans l’atmosphère. Il est référencé dans le tableau périodique des éléments comme métal alcalino-terreux.

En l’espèce, la détection du baryum dans l’atmosphère d’une exoplanète est une chose. La trouver très haut — « dans les couches supérieures », relèvent les scientifiques — en est une autre. Le baryum est un élément lourd, deux fois et demi plus que le fer. Il devrait donc retomber « rapidement » dans les couches inférieures, surtout vu la gravité des exoplanètes.

WASP-76 b et WASP-121 b sont immenses. Elles avoisinent la taille de Jupiter, la plus grande planète du système solaire, qui est suffisamment volumineuse pour contenir 1 300 fois la planète Terre. Au sein de Jupiter, la gravité équivaut approximativement à 2,5 fois celle de la Terre. Quelqu’un pesant 70 kg sur Terre atteindrait un poids d’environ 175 kg là-bas.

Gazeuses comme Jupiter, WASP-76 b et WASP-121 b ont une température de surface qui n’a cette fois rien à voir. Alors que Jupiter fluctue entre -161 et -108 °C au sol, ce qui est glacial, les deux exoplanètes sont de véritables fournaises : plus de 1 000 °C. La raison est toute simple : elles sont toutes les deux très proches de leur étoile, au point qu’une orbite ne dure qu’un ou deux jours.

Jupiter ultra-chaud
Jupiter ultra-chaud près de votre région. Ou à des centaines d’années-lumière. // Source : ESO

Les caractéristiques de ces exoplanètes — que l’on catégorise en tant que « Jupiter ultra-chauds » — jouent-elles un rôle dans le maintien du baryum à haute altitude ? Pourquoi n’en a-t-on trouvé que là ? Pour l’Observatoire Européen Austral, ces trouvailles récentes sont susceptibles de rendre cette classe d’exoplanète « encore plus étrange qu’on ne le pensait ». Étrange, c’est le cas de le dire : on suppose des pluies de fer sur WASP-76 b. C’est dire les conditions extrêmes.

C’est d’ailleurs déjà le Très Grand Télescope (ou VLO, pour Very Large Telescope) qui était à la manœuvre en 2020 pour caractériser ces averses de métal. Leur détection, par contre, est à mettre au crédit du projet SuperWASP (pour Wide Angle Search for Planets, soit « recherche à angle large de planètes »). L’une a été repérée dans la constellation des Poissons, l’autre du Grand Chien, respectivement en 2013 et 2015. Pour l’heure, on ne sait les repérer que dans notre galaxie.

L’extrême distance de ces planètes — il faut se rappeler que les photons composant la lumière mettent des centaines d’années à rejoindre la Terre, alors qu’ils voyagent déjà à près de 300 000 km/s dans le vide, et qu’il n’y a rien de plus rapide — rend difficile l’observation de ces mondes lointains. Mais, de futurs instruments sont en projet.

« Grâce à de futurs instruments, […] les astronomes pourront étudier les atmosphères des exoplanètes, grandes et petites, y compris celles des planètes rocheuses semblables à la Terre, de manière beaucoup plus approfondie et recueillir davantage d’indices sur la nature de ces mondes étranges », s’enthousiasment les astronomes. Car pour l’instant, on ne fait « qu’effleurer la surface des mystères des exoplanètes ».


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