L’empreinte chimique de la première exoplanète en transit révèle son lointain berceau – Technoguide

Les astronomes ont trouvé des preuves que la première exoplanète identifiée en transit avec son étoile aurait pu migrer vers une orbite proche avec son étoile de son lieu de naissance d’origine plus loin.

L’analyse de l’atmosphère de la planète par une équipe comprenant des scientifiques de l’Université de Warwick a identifié l’empreinte chimique d’une planète qui s’est formée beaucoup plus loin de son soleil qu’elle ne réside actuellement. Cela confirme la pensée antérieure selon laquelle la planète s’est déplacée vers sa position actuelle après sa formation, à seulement 7 millions de km de son soleil ou l’équivalent de 1 / 20e de la distance de la Terre à notre Soleil.

Les conclusions sont publiées aujourd’hui (7 avril) dans la revue Nature par une équipe internationale d’astronomes. L’Université de Warwick a dirigé la modélisation et l’interprétation des résultats qui marquent la première fois que jusqu’à six molécules dans l’atmosphère d’une exoplanète ont été mesurées pour déterminer sa composition.

C’est aussi la première fois que des astronomes utilisent ces six molécules pour repérer définitivement l’endroit où ces planètes géantes et chaudes se forment grâce à la composition de leurs atmosphères.

Avec la mise en ligne de nouveaux télescopes plus puissants, leur technique pourrait également être utilisée pour étudier la chimie des exoplanètes susceptibles d’héberger la vie.

Cette dernière recherche a utilisé le Telescopio Nazionale Galileo à La Palma, en Espagne, pour acquérir des spectres haute résolution de l’atmosphère de l’exoplanète HD 209458b alors qu’elle passait devant son étoile hôte à quatre reprises. La lumière de l’étoile est modifiée lorsqu’elle traverse l’atmosphère de la planète et en analysant les différences dans le spectre résultant, les astronomes peuvent déterminer les produits chimiques présents et leur abondance.

Pour la première fois, les astronomes ont pu détecter du cyanure d’hydrogène, du méthane, de l’ammoniac, de l’acétylène, du monoxyde de carbone et de faibles quantités de vapeur d’eau dans l’atmosphère du HD 209458b. L’abondance inattendue de molécules à base de carbone (cyanure d’hydrogène, méthane, acétylène et monoxyde de carbone) suggère qu’il y a environ autant d’atomes de carbone que d’atomes d’oxygène dans l’atmosphère, soit le double du carbone attendu. Cela suggère que la planète a préférentiellement accumulé du gaz riche en carbone pendant la formation, ce qui n’est possible que si elle orbite beaucoup plus loin de son étoile lors de sa formation initiale, très probablement à une distance similaire à Jupiter ou Saturne dans notre propre système solaire.

Le Dr Siddharth Gandhi, du Département de physique de l’Université de Warwick, a déclaré: “Les principaux produits chimiques sont des espèces carbonées et azotées. Si ces espèces sont au niveau où nous les avons détectées, cela indique une atmosphère enrichie en carbone comparé à l’oxygène Nous avons utilisé ces six espèces chimiques pour la première fois pour affiner où dans son disque protoplanétaire il se serait formé à l’origine.

“Il est impossible qu’une planète se forme avec une atmosphère si riche en carbone si elle se trouve dans la ligne de condensation de la vapeur d’eau. A la température très chaude de cette planète (1 500 K), si l’atmosphère contient tous les éléments du même proportion que dans l’étoile mère, l’oxygène devrait être deux fois plus abondant que le carbone et principalement lié à l’hydrogène pour former de l’eau ou au carbone pour former du monoxyde de carbone. de leur emplacement actuel. “

À l’aide de modèles de formation planétaire, les astronomes ont comparé l’empreinte chimique de HD 209458b à ce qu’ils s’attendraient à voir pour une planète de ce type.

Un système solaire commence la vie comme un disque de matière entourant l’étoile qui se rassemble pour former les noyaux solides des planètes, qui accrétent ensuite de la matière gazeuse pour former une atmosphère. Près de l’étoile où il fait plus chaud, une grande proportion d’oxygène reste dans l’atmosphère sous forme de vapeur d’eau. Plus loin, à mesure qu’elle se refroidit, cette eau se condense pour devenir de la glace et est enfermée dans le noyau d’une planète, laissant une atmosphère plus fortement composée de molécules à base de carbone et d’azote. Par conséquent, les planètes en orbite près du soleil devraient avoir des atmosphères riches en oxygène plutôt qu’en carbone.

HD 209458b a été la première exoplanète à être identifiée par la méthode du transit, en l’observant alors qu’elle passait devant son étoile. Il a fait l’objet de nombreuses études, mais c’est la première fois que six molécules individuelles sont mesurées dans son atmosphère pour créer une «empreinte chimique» détaillée.

Le Dr Matteo Brogi de l’équipe de l’Université de Warwick ajoute: «En augmentant ces observations, nous serons en mesure de dire quelles classes de planètes nous avons là-bas en termes de lieu de formation et d’évolution précoce. t travailler sous l’hypothèse qu’il n’y a que quelques espèces moléculaires qui sont importantes pour déterminer les spectres de ces planètes, comme cela a souvent été fait auparavant. Détecter autant de molécules que possible est utile lorsque nous passons à tester cette technique sur les planètes avec des conditions propices à l’hébergement de la vie, car nous aurons besoin d’un portefeuille complet d’espèces chimiques que nous pouvons détecter.

Paolo Giacobbe, chercheur à l’Institut national italien d’astrophysique (INAF) et auteur principal de l’article, a déclaré: «Si cette découverte était un roman, elle commencerait par« Au début, il n’y avait que de l’eau … »parce que la grande majorité de l’inférence sur les atmosphères d’exoplanètes à partir d’observations dans le proche infrarouge reposait sur la présence (ou l’absence) de vapeur d’eau, qui domine cette région du spectre. Nous nous sommes demandé: est-il vraiment possible que toutes les autres espèces attendues de la théorie ne le fassent pas laisser une trace mesurable? Découvrir qu’il est possible de les détecter, grâce à nos efforts d’amélioration des techniques d’analyse, ouvre de nouveaux horizons à explorer. “

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