Les scientifiques de l’Institut de physique des lasers de la branche sibérienne de la Fondation russe pour la recherche fondamentale ont modélisé l’atmosphère du célèbre « Jupiter chaud » HD 189733b et ont découvert ce qui a empêché la découverte stable d’hydrogène dans l’atmosphère de la planète. Ils ont également défini les propriétés physico-chimiques de ce système planétaire. Ils ont présenté ce sujet lors du symposium de la Asian Pacific Geophysical Society en août 2023, et leurs travaux sont publiés dans Le journal d’astrophysique.
Les exoplanètes sont des planètes situées au-delà du système solaire. Les plus étudiés d’entre eux appartiennent à la famille des Jupiters dits chauds. Elles peuvent être comparées aux exoplanètes jupitériennes en termes de taille et de poids, mais tournent autour de leurs étoiles 10 fois plus près que Mercure ne tourne autour du soleil.
Une telle distance et des températures élevées font que l’atmosphère s’échappe des planètes à une vitesse ultrasonique, et le mouvement de l’atmosphère, ainsi que son contenu, peuvent être étudiés à l’aide de la méthode de spectroscopie de transit. Cette méthode consiste à enregistrer les absorptions du rayonnement stellaire par l’atmosphère de la planète et permet de définir quels éléments sont présents dans l’atmosphère, permettant ainsi aux chercheurs de tirer des conclusions sur la vitesse et la densité de divers éléments.
HD 189733b attire les chercheurs et les télescopes d’observation depuis moins d’une décennie. La planète est devenue populaire en raison de sa couleur bleue, causée par les pluies de verre (silicates), des particules de silicates soulevées dans l’atmosphère. L’un des mystères les plus intéressants de cette planète était la « disparition » du transit dans la raie de l’hydrogène Lyα : les mesures des absorptions dans ce diapason de longueur d’onde se sont révélées plutôt incohérentes.
La situation est un peu plus claire avec la raie IK de l’hélium métastable à 1 083 nm : le transit dans sa localité a été observé deux fois, mais avec une amplitude différente. De tels changements suggèrent des régimes sensiblement différents d’écoulement de matière planétaire de HD 189733b, et la modélisation informatique est le moyen le plus disponible pour étudier les causes possibles de changements.
L’un des instruments les plus avancés au monde pour la modélisation de caractéristiques complexes de l’atmosphère des exoplanètes et l’interprétation des absorptions de transit a été créé et développé par des scientifiques de l’Institut de physique des lasers de la branche sibérienne de la Fondation russe pour la recherche fondamentale.
Après l’avoir appliqué à HD 189733b, les scientifiques ont découvert que la cause la plus probable des absorptions instables dans la raie de l’hydrogène Lyα est une activité élevée de l’étoile hôte, qui se manifeste par une augmentation du flux de rayonnement dans la zone ultraviolette (FXUV, erg∙cm-2с -1Å-1 pour 1 АЕ) et la vitesse de perte de masse du matériau stellaire. Il a été découvert que des changements dans ces facteurs peuvent provoquer non seulement des détections variables d’absorption de transit dans la raie de l’hydrogène en raison de la formation d’atomes énergétiquement neutres dans un vent stellaire fort, mais également des absorptions différentes dans la raie de l’hélium métastable.
Plus d’information:
MS Rumenskikh et al, Simulation 3D globale de la haute atmosphère de HD189733b et absorption dans les lignées métastables He i et Lyα, Le journal d’astrophysique (2022). DOI : 10.3847/1538-4357/ac441d
Fourni par la Fondation russe pour la recherche fondamentale