En 2008, le premier système multi-planétaire de planètes extrasolaires a été imagé, et une étude plus approfondie des planètes de ce très jeune système donne des résultats déroutants. Les astronomes utilisant l'observatoire de Keck ont pu obtenir le spectre d'une planète, HR 8799 b, révélant la température, la composition chimique et les propriétés atmosphériques de la planète. L'atmosphère de la planète est différente de celle de n'importe quelle planète extrasolaire étudiée précédemment, et il semble que la planète soit extrêmement nuageuse et aussi assez chaude, même si elle est très loin de son étoile hôte.
«Nous sommes à un point où non seulement nous pouvons directement imager des planètes autour d'autres étoiles, mais nous pouvons commencer à étudier en détail les propriétés de leurs atmosphères. La spectroscopie directe des exoplanètes est l'avenir de ce domaine », a déclaré Brendan Bowler, étudiant diplômé de l'Université d'Hawaï et auteur principal de l'étude.
Bien que plus de 500 planètes aient été découvertes autour d'autres étoiles, seules six planètes ont été directement imagées.
HR 8799 b, est l'une de celles imagées, et est l'une des trois planètes géantes gazeuses en orbite autour de l'étoile HR 8799, située à 130 années-lumière de la Terre dans la constellation de Pégase. Bowler et son équipe ont déclaré que les propriétés de l'atmosphère de la planète ne peuvent pas être expliquées par les modèles théoriques actuels des exoplanètes géantes gazeuses, même celles avec ce qui est considéré comme une quantité normale d'atmosphères épaisses ou poussiéreuses. D'après les nouvelles données sur cette planète, les astronomes pensent que cette exoplanète est extrêmement nuageuse, et peut-être que toutes les jeunes planètes géantes gazeuses présentent le même type de couverture nuageuse dans leur atmosphère.
La technique utilisée par l'équipe pour déterminer la température de la planète repose sur la chimie de l'atmosphère de la planète. Plus précisément, la présence ou l'absence de méthane gazeux peut être utilisée comme thermomètre. L'équipe a constaté que le HR 8799 b ne présentait que peu ou pas de méthane dans son atmosphère. Sur la base de leur spectre et des images de la planète obtenues précédemment, et en comparant les observations aux modèles théoriques des atmosphères à basse température, ils estiment que la température la plus froide possible pour la planète est d'environ 1200 Kelvin (environ 1700 degrés Fahrenheit).
Cette planète est assez loin de l'étoile, 67 fois la séparation Terre-soleil de l'étoile hôte.
Les modèles théoriques actuels prévoient que HR 8799 b devrait être environ 400 Kelvin plus froid qu'ils ne l'ont mesuré, en fonction de l'âge de la planète et de la quantité d'énergie qu'elle émet actuellement. L'équipe soupçonne que cet écart est dû au fait que la planète est beaucoup plus poussiéreuse et nuageuse que prévu par les modèles actuels.
«Les études directes des planètes extrasolaires n'en sont qu'à leurs balbutiements. Mais même à ce stade précoce, nous apprenons qu'il s'agit d'une bête différente des objets que nous connaissions auparavant », a déclaré Michael Liu, professeur d'astronomie à l'Université d'Hawaï, co-auteur de l'étude.
Les planètes autour de HR 8799 sont incroyablement faibles, environ 100 000 fois plus faibles que leur étoile parente. Pour obtenir le spectre du HR 8799 b, l'équipe s'est appuyée sur le système d'optique adaptative du télescope Keck II et s'est concentrée sur l'étoile pendant plusieurs heures. Ensuite, ils ont utilisé l'instrument de l'installation de Keck appelé OSIRIS, un type spécial de spectrographe, pour séparer précisément le spectre de la planète de la lumière de son étoile parente.
Un article décrivant l'étude sera publié dans le Astrophysical Journal plus tard cette année, mais vous pouvez lire le résumé de l'équipe ici.
Source: Observatoire Keck
