Mis en service en 1998 dans le désert d’Atacama au Chili, le VLT a permis d’effectuer de nombreuses découvertes grâce à l’ensemble des instruments scientifiques qui le compose. Il dispose notamment d’ESPRESSO, un spectrographe permettant de rechercher des planètes semblables à la Terre, mais dont les capacités se sont en réalité révélées bien plus larges. En effet, grâce à lui, une équipe d’astrophysiciens a pu étudier une exoplanète géante ultra-chaude sur laquelle il pleut littéralement du fer liquide.
Des chercheurs utilisant le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO ont observé une exoplanète où ils soupçonnent que le fer puisse se condenser dans l’atmosphère et retomber sous forme de précipitations. L’exoplanète géante ultra-chaude a un côté jour où les températures grimpent au-dessus de 2400 °C, suffisamment élevées pour vaporiser les métaux. Les vents forts transportent la vapeur de fer vers le côté nocturne, moins chaud, où elle se condense en gouttelettes de fer.
« On pourrait dire qu’il pleut le soir sur cette planète, sauf qu’il pleut du fer », explique David Ehrenreich, planétologue à l’Université de Genève (UNIGE) en Suisse. L’étude, publiée dans la revue Nature, décrit cette exoplanète exotique. Connue sous le nom de WASP-76b, elle se situe à environ 640 années-lumière, dans la constellation des Poissons.
Un côté jour et un côté nuit aux propriétés atmosphériques différentes
Ce phénomène étrange se produit car l’exoplanète ne montre qu’une seule face, son côté jour, à l’étoile hôte. Son côté nuit, moins chaud, restant dans l’obscurité perpétuelle. Comme la Lune sur son orbite autour de la Terre, WASP-76b est verrouillée gravitationnellement : il lui faut autant de temps pour tourner autour de son axe que pour contourner l’étoile.
Vidéo montrant l’évolution de l’exoplanète WASP-76b sur son orbite :
Côté jour, elle reçoit des milliers de fois plus de rayonnement de son étoile que la Terre du Soleil. Il fait tellement chaud que les molécules se séparent en atomes et que les métaux comme le fer s’évaporent dans l’atmosphère. La différence de température extrême entre les côtés jour et nuit entraîne des vents violents qui transportent la vapeur de fer du côté jour ultra-chaud vers le côté nuit moins chaud, où les températures diminuent à environ 1500 °C.
Condensation et retombée du fer sous forme de précipitations
Non seulement WASP-76b a des températures jour-nuit différentes, mais elle a également une chimie jour-nuit distincte. En utilisant le nouvel instrument ESPRESSO du VLT, les astronomes ont identifié pour la première fois des variations chimiques sur une planète géante gazeuse ultra-chaude. Ils ont détecté une forte signature de vapeur de fer à la frontière jour-nuit. « Étonnamment, cependant, nous ne voyons pas la vapeur de fer le matin, cela signifie qu’il pleut du fer du côté nocturne de cette exoplanète extrême », explique Ehrenreich.
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« Les observations montrent que la vapeur de fer est abondante dans l’atmosphère du côté jour de WASP-76b. Une fraction de ce fer est injectée côté nuit en raison de la rotation de la planète et des vents atmosphériques. Là, le fer rencontre des environnements beaucoup moins chauds, se condense et retombe sous forme de précipitations », ajoute María Rosa Zapatero Osorio, astrophysicienne au Centre d’astrobiologie de Madrid.
ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) a été initialement conçu pour chasser les planètes semblables à la Terre autour d’étoiles semblables au Soleil. Cependant, il s’est avéré être beaucoup plus polyvalent. « Nous avons rapidement réalisé que le remarquable pouvoir de collecte du VLT et l’extrême stabilité d’ESPRESSO en faisaient une machine de choix pour étudier les atmosphères des exoplanètes », conclut Pedro Figueira, spécialiste des instruments ESPRESSO à l’ESO.
Cette vidéo révèle certaines des exoplanètes les plus inhabituelles observées par le VLT :
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