Une équipe d’astronomes a utilisé les observations du télescope Hobby-Eberly (HET) de l’université du Texas à l’observatoire McDonald d’Austin pour découvrir certaines des plus longues queues de gaz jamais observées s’échappant d’une planète.
La planète, HAT-P-32b, fait près de deux fois la taille de Jupiter et perd son atmosphère à cause de jets d’hélium spectaculaires se déployant devant et derrière elle alors qu’elle voyage dans l’espace. Ces queues font plus de 50 fois la longueur du rayon de la planète. La découverte est publiée le 7 juin dans la revue Avancées scientifiques.
Les queues de matériaux qui s’échappent autour des planètes ne sont pas inconnues. Ils peuvent être le résultat d’une collision libérant une traînée de poussière et de débris. Ou, ils peuvent être causés par la chaleur d’une étoile proche énergisant et soufflant l’atmosphère d’une planète dans l’espace. Cependant, des queues aussi longues que celles du HAT-P-32b sont vraiment remarquables.
« C’est excitant de voir à quel point les queues étendues sont gigantesques par rapport à la taille de la planète et de son étoile hôte », a déclaré Zhoujian Zhang, boursier Sagan de la NASA à l’Université de Californie à Santa Cruz. Il a dirigé l’équipe qui a fait cette découverte alors qu’il faisait partie du projet d’exosphères HET de l’Université du Texas à Austin. Le projet HET Exospheres étudie les atmosphères des planètes en dehors de notre système solaire.
Détection des queues spectaculaires du HAT-P-32b
Pour en savoir plus sur l’atmosphère des planètes en dehors de notre système solaire, les astronomes peuvent observer leur étoile mère pendant que la planète passe devant elle. C’est ce qu’on appelle un « transit ». Un exemple serait lorsque Vénus passe entre la Terre et le soleil.
Lors d’un transit, l’étoile éclaire l’atmosphère de la planète qui passe, s’il y en a une. Grâce à une méthode appelée « spectroscopie », les astronomes peuvent étudier cette lumière pour identifier les éléments présents dans l’atmosphère. Avec la spectroscopie, la lumière est décomposée en un spectre, un peu comme la lumière blanche qui brille à travers un prisme. Différentes bandes de couleur dans le spectre correspondent à différents éléments.
Des études antérieures avaient détecté les queues de HAT-P-32b. Cependant, comme les astronomes n’avaient observé la planète que lorsqu’elle passait devant son étoile, les tailles réelles des queues restaient inconnues.
« Nous n’aurions pas vu cela sans les observations à long terme que nous pouvons obtenir avec le télescope Hobby-Eberly », a déclaré Caroline Morley, professeure adjointe à l’Université du Texas à Austin et chercheuse principale du projet HET Exospheres. « Cela nous a permis d’observer cette planète sur toute son orbite. »
L’équipe de Zhang a observé HAT-P-32b au cours de plusieurs nuits, capturant le moment où la planète a croisé devant l’étoile ainsi que les observations des jours avant et après. Cela couvrait tout le temps nécessaire à la planète pour orbiter autour de son étoile, garantissant que toute l’étendue de sa queue était révélée.
Les queues de HAT-P-32b sont probablement causées par l’ébullition de son étoile mère dans l’atmosphère de la planète. La planète est ce que les astronomes appellent un « Jupiter chaud », ce qui signifie qu’elle est grande, chaude, gazeuse et qu’elle a une orbite proche autour de son étoile. Son orbite est si étroite que la chaleur de son étoile mère provoque l’expansion du gaz dans l’atmosphère de HAT-P-32b. L’atmosphère s’est tellement dilatée qu’une partie a échappé à l’attraction gravitationnelle de la planète et a été entraînée en orbite autour de l’étoile voisine.
« Nos découvertes sur HAT-P-32b peuvent nous aider à comprendre comment les autres planètes et leurs étoiles interagissent », a déclaré Morley. « Nous sommes capables de prendre des mesures de haute précision sur des Jupiters chauds, comme celui-ci, puis d’appliquer nos découvertes à un plus large éventail de planètes. »
Le télescope Hobby-Eberly (HET) et l’étude des atmosphères planétaires
Le HET est particulièrement bien adapté à l’étude des atmosphères sur les planètes en dehors de notre système solaire. Son instrument à haute résolution, le spectrographe Habitable-Zone Planet Finder, est capable d’observer des objets à des longueurs d’onde proches de l’infrarouge. Cela inclut la longueur d’onde associée à l’hélium, permettant aux astronomes d’observer le gaz s’échappant de HAT-P-32b et d’autres planètes similaires.
Un autre avantage de l’observation avec HET est qu’il étudie le même balayage de ciel chaque nuit. Contrairement à la plupart des autres télescopes, qui s’inclinent de haut en bas, le miroir de 10 mètres sur 11 du HET est toujours incliné à 55 degrés au-dessus de l’horizon. Cela peut conduire à des observations de haute précision et à long terme de la même bande de ciel chaque nuit.
« Parce que nous pouvons observer le système chaque nuit pendant plusieurs jours d’affilée, nous pouvons détecter des structures physiquement grandes comme celle-ci », a déclaré Zhang. « D’autres planètes pourraient également avoir des atmosphères d’échappement étendues attendant d’être découvertes grâce à une surveillance similaire. »
Plus d’information:
Zhoujian Zhang et al, Queues de marée géantes d’hélium s’échappant du chaud Jupiter HAT-P-32 b, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adf8736