Un lieu où les vents soufflent à 18 000 km/h et où il pleut du métal liquide, des rubis et des saphirs: cette description digne d'un roman de science-fiction correspond pourtant à la réalité d'une exoplanète nommée WASP-121b, un "Jupiter ultra-chaud" qui dépasse l'imagination.
Cette planète gazeuse orbite si près de son étoile qu'une année n'y dure que 30,5 heures. Sa proximité avec l'astre est telle que les forces de marée l'ont déformée en une forme d'œuf, et qu'un rapprochement supplémentaire la désintégrerait. Sur son côté jour, les températures sont assez élevées pour vaporiser les métaux, tandis que la nuit, du fer voire des cristaux pourraient se condenser et se former, puis tomber en pluie.
Représentation artistique de l'exoplanète WASP-121b. Cette géante gazeuse est si proche de son étoile que les forces de marée l'étirent en forme d'œuf.
Crédit: NASA, ESA et G. Bacon (STSci) Grâce au télescope spatial James Webb, des astronomes ont détecté des différences de température entre l'aube et le crépuscule de cette planète. En observant comment la lumière stellaire est absorbée lors du passage de WASP-121b devant son étoile, ils ont constaté que le terminateur du soir est plus chaud que celui du matin. Cette différence provient des vents puissants qui transportent la chaleur du côté diurne vers le côté nocturne.
Les mesures ont également révélé des variations dans les signaux de la vapeur d'eau et du monoxyde de carbone. Le côté soir, plus chaud, pourrait décomposer les molécules d'eau dans la haute atmosphère. Le côté matin, plus frais, serait peut-être partiellement obscurci par des nuages de silicates, bien que des modèles plus poussés soient nécessaires pour le confirmer.
Ces nouvelles données s'ajoutent à des observations antérieures. Le télescope Hubble avait déjà détecté du magnésium et du fer s'échappant de l'atmosphère, probablement sous l'effet des ultraviolets intenses de l'étoile. Le Very Large Telescope au Chili avait révélé des vents intriqués et des courants-jets s'étendant sur la moitié de la planète.
La technique utilisée par l'équipe de Cyril Gapp, de l'Institut Max Planck d'astronomie, pourrait être appliquée à d'autres planètes ultra-chaudes. Elle permettra de comparer les conditions atmosphériques de ces mondes lointains, ajoutant une pièce essentielle à notre compréhension des exoplanètes. L'étude a été publiée dans la revue
Nature Astronomy.
La spectroscopie des exoplanètes
Pour étudier l'atmosphère d'une exoplanète comme WASP-121b, les astronomes utilisent la spectroscopie. Lorsque la planète passe devant son étoile (un transit), une petite fraction de la lumière stellaire traverse son atmosphère. Les molécules présentes absorbent certaines longueurs d'onde spécifiques, créant une sorte d'empreinte digitale.
En analysant cette lumière avec des instruments sensibles comme ceux du James Webb, on peut identifier la composition chimique de l'atmosphère, sa température et même les mouvements des vents. Chaque molécule laisse une signature unique: l'eau, le dioxyde de carbone, le méthane, etc.
Cette technique permet de sonder l'atmosphère à différentes altitudes et longitudes, offrant une carte en trois dimensions des conditions météorologiques extraterrestres.