L’atmosphère chargée de soufre découverte sur l’exoplanète gazeuse GJ 3470 b, présentée ici dans une illustration en orbite autour de son étoile dans la constellation du Cancer, pourrait aider les chercheurs à comprendre comment elle (et des planètes similaires) s’est formée. Crédit : Université du Wisconsin-Madison, édité
GJ 3470 b est une naine gazeuse contenant du dioxyde de soufre inattendu dans son atmosphère. Cette découverte donne un aperçu de la formation des planètes et des réactions chimiques.
Une surprenante brume jaune de dioxyde de soufre dans l’atmosphère d’un « nain » gazeux exoplanète À environ 96 années-lumière de notre propre système solaire, la planète est une cible privilégiée pour les scientifiques qui tentent de comprendre comment les mondes se forment.
Les astronomes ont découvert la planète GJ 3470 b en 2012, lorsque son ombre a traversé l'étoile sur laquelle elle orbite. GJ 3470 b est situé dans la constellation du Cancer et fait environ la moitié de la taille de Neptune, avec une masse 10 fois supérieure à celle de la Terre. Dans les années qui ont suivi, les chercheurs ont compilé des données sur la planète à l'aide des télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, aboutissant à deux observations récentes avec le télescope spatial James Webb.
Comprendre la formation des exoplanètes
Les planètes situées en dehors de notre système solaire – appelées exoplanètes – comme GJ 3470 b sont des sujets intéressants pour les chercheurs qui se demandent comment les planètes sont créées. Idéalement, les astronomes captent la lumière d’une étoile qui brille à travers les limites de l’atmosphère de la planète. Cela leur permet d'assembler une mesure de la composante lumineuse, ou de son spectre, une lecture marquée par des pics et des creux caractéristiques des molécules intéressantes trouvées dans cette atmosphère.
Thomas Beatty est professeur adjoint d'astronomie à l'Université du Wisconsin-Madison. Crédit : Université du Wisconsin-Madison
Dioxyde de soufre : une trouvaille rare
« Le fait est que tout le monde regarde ces planètes, et souvent tout le monde voit des lignes plates », explique Thomas Beatty, professeur d'astronomie à l'Université du Wisconsin-Madison. « Mais quand nous avons regardé cette planète, nous vraiment je n’ai pas obtenu une ligne plate.
Ils ont vu des preuves de la présence d'eau, de dioxyde de carbone, de méthane et de dioxyde de soufre, découvertes que Beatty a présentées aujourd'hui à Madison lors de la 244e réunion de l'American Astronomical Society et qu'il publiera bientôt dans Lettres de journaux astrophysiques avec des co-auteurs de l'Arizona State University, de l'Université de l'Arizona, NASAdu Ames Research Center et d'autres organisations.
L'exoplanète la plus froide contenant du dioxyde de soufre
Le GJ 3470 b est le plus léger et le plus froid (avec une moyenne de seulement 325 degrés Celsiussoit plus de 600 Fahrenheit) exoplanète pour héberger du dioxyde de soufre. Ce composé est probablement le signe de réactions chimiques actives dans l'atmosphère de la planète, créées lorsque le rayonnement de son étoile proche détruit les composants du sulfure d'hydrogène, qui partent ensuite à la recherche de nouveaux partenaires moléculaires.
« Nous ne pensions pas voir du dioxyde de soufre sur des planètes aussi petites, et c'est excitant de voir cette nouvelle molécule dans un endroit auquel nous ne nous attendions pas, car elle nous donne une nouvelle façon de comprendre comment ces planètes se sont formées. » dit Beatty, qui a travaillé comme instrumentiste sur le Télescope spatial James Webb avant de rejoindre la faculté UW – Madison. « Et les petites planètes sont particulièrement intéressantes, car leur composition dépend vraiment de la manière dont le processus de formation des planètes s'est produit. »
Processus de formation des planètes
Diviser ce processus est l'un des objectifs des recherches de Beatty. C'est un peu comme espionner un boulanger seulement au début de son travail, puis de nouveau à l'heure du dessert.
« Disposés sur notre table, nous avons tous les ingrédients qui entrent dans la composition d'un gâteau, et nous avons un gâteau fini », dit-il. « Maintenant, pouvons-nous comprendre la recette – les étapes qui ont transformé les matières premières en produit final – en mesurant le contenu du gâteau ? »
Les astronomes comme Beatty espèrent pouvoir y parvenir : découvrir la recette de la formation des planètes en observant ce que contiennent les exoplanètes.
« La découverte de dioxyde de soufre sur une planète aussi petite que GJ 3470 b nous donne un élément important de plus dans la liste des ingrédients de la formation planétaire », explique Beatty.
Historique unique d’orbite et de migration
Dans le cas du GJ 3470 b, il existe également d’autres fonctionnalités intéressantes qui pourraient aider à compléter cette recette. L'orbite de la planète autour de son étoile la mène presque au-dessus des pôles de l'étoile, ce qui signifie qu'elle tourne à un angle de 90 degrés par rapport à la trajectoire attendue des planètes dans le système. Il est également étonnamment proche de l'étoile, suffisamment proche pour que la lumière de son étoile projette de grandes quantités de l'atmosphère de GJ 3470 b dans l'espace. La planète a probablement perdu environ 40 % de sa masse depuis sa formation.
L'orbite rapprochée et décalée est un signe que GJ 3470 b se trouvait ailleurs dans son système et qu'à un moment donné, la planète s'est retrouvée mêlée à la gravité d'une autre et a été entraînée dans une nouvelle trajectoire qui l'a finalement réglée. dans un autre quartier.
« Cette histoire de migration qui a conduit à cette orbite polaire et à la perte de toute cette masse – ce sont des choses que nous ne connaissons généralement pas sur les autres cibles exoplanètes que nous étudions », explique Beatty. « Ce sont des étapes importantes dans la recette qui a créé cette planète particulière et peuvent nous aider à comprendre comment sont créées des planètes comme celle-ci. »
Avec une analyse plus approfondie des ingrédients qui restent dans l'atmosphère de la planète et l'aide de collègues comme ceux du Wisconsin Center for Origins Research de l'UW-Madison, spécialisés dans les disques protoplanétaires et la dynamique de migration, GJ 3470 b pourrait aider Beatty et d'autres à comprendre comment les planètes comme si ça devait être si appétissant – du moins du point de vue des astronomes.
Cette recherche a été financée par des subventions de la NASA.
