Une équipe internationale de scientifiques a réalisé, pour la première fois, une mesure directe de la quantité d'oxygène et de carbone dans l'atmosphère d'une exoplanète à l'aide d'un télescope terrestre. Cette avancée permet aux astronomes d'en apprendre davantage sur la formation des planètes et d'ouvrir la voie à la détection de traces d'activité biologique extraterrestre.
Image : Illustration d'un "Jupiter chaud". Crédit : NASA
Le nombre d'exoplanètes confirmées s'élève désormais à 4 538, selon la NASA qui exige au moins deux méthodes de détection indépendantes. Parmi elles, WASP-77Ab, située à 340 années-lumière de la Terre. Avec une masse 1,76 fois supérieure à celle de Jupiter et une température dépassant 1 000 °C, cette exoplanète appartient à la catégorie des "Jupiters chauds".
Ces géantes gazeuses sont non seulement massives, mais aussi très proches de leur étoile hôte. Elles sont relativement faciles à détecter : leur forte gravité induit un déplacement mesurable de l'étoile, et leur orbite rapide provoque des transits occultant partiellement la lumière stellaire.
Alors que la liste des exoplanètes s'allonge, les chercheurs passent à l'étape suivante : étudier leurs atmosphères et leur composition chimique. Michael Line, de la School of Earth and Space Exploration de l'Université d'État de l'Arizona, a dirigé une équipe internationale pour cette étude.
Les Jupiters chauds sont idéaux pour ces analyses : "Grâce à leur taille et leur température élevée, ils constituent d'excellents laboratoires pour mesurer les gaz atmosphériques et tester nos modèles de formation planétaire", explique Line.
L'équipe a utilisé le télescope Gemini South (8,1 m de diamètre), situé dans la cordillère des Andes au Chili, partie sud de l'Observatoire Gemini (dont le jumeau nord est à Hawaï). Équipé du spectromètre infrarouge IGRINS (Immersion GRating INfrared Spectrometer), il a permis de déterminer les ratios d'oxygène et de carbone par rapport à l'hydrogène.
Pourquoi un télescope terrestre plutôt qu'un spatial comme Hubble ? Gemini South avec IGRINS offre une précision supérieure à celle du télescope spatial Hubble (HST), qui ne détecte pas le carbone – élément clé pour l'étude de Line.
Les Jupiters chauds posent un mystère : formés loin de leur étoile dans un disque protoplanétaire trop pauvre en matière près de celle-ci, ils auraient migré vers l'intérieur. Le rapport carbone/oxygène révèle les conditions de cette migration.
Ces travaux pavent la voie à la recherche de biosignatures. "Si nous y parvenons avec la technologie actuelle, imaginez avec le futur télescope géant Magellan (GMT)", ajoute Line. "D'ici fin 2020, il est possible de détecter des traces de vie sur des exoplanètes telluriques."
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