Un fascinant exoplanète, éloigné de 860 années-lumière, captive les chercheurs avec ses deux immenses queues de gaz. Grâce à des études approfondies, les scientifiques ont dévoilé des secrets sur ces phénomènes atmosphériques uniques et leur impact potentiel sur la compréhension de l’évolution planétaire.
Représentation artistique de la planète extrasolaire Tylos et de ses deux énormes queues. Crédit : B. Gougeon/UdeM
Dans l’espace profond, à environ 860 années-lumière de la Terre et situées dans la constellation de la Poupe, une planète extrasolaire fascinante avec deux gigantesques queues a été découverte. WASP-121 b, aussi connu sous le nom de Tylos, est un exoplanète que les scientifiques qualifient de jovien ultra-chaud, un immense géant gazeux qui orbite si près de sa étoile mère qu’il possède une atmosphère infernale, avec des températures atteignant plusieurs milliers de degrés Celsius. Il faut savoir que Tylos complète une orbite autour de son étoile en seulement 30 heures, ce qui fait qu’une année sur ce monde alien équivaut à peu plus d’un jour sur Terre.
Ces conditions extrêmes auraient formé la double queue, probablement modelée par l’action de la radiation et des vents stellaires, ainsi que par la gravité. Ce qui est surprenant dans ce phénomène de perte atmosphérique est que les modèles mathématiques peuvent expliquer l’existence d’une seule queue. En revanche, pour Tylos, il y en a deux, suffisamment grandes pour constituer un semi-anneau autour de l’équateur stellaire, couvrant 60 % de son orbite avec une traînée de gaz, principalement de l’hélium. De nouveaux modèles physiques devront être développés pour expliquer le comportement de cette planète si intrigante.
La découverte des deux queues entourant l’exoplanète WASP-121 b a été effectuée par une équipe internationale de chercheurs, principalement canadienne, travaillant au Trottier Institute for Research on Exoplanets (IREx) de l’Université de Montréal, en collaboration avec le personnel de l’Observatoire Astronomique de l’Université de Genève en Suisse, du Département de Physique et d’Astronomie de l’Université Johns Hopkins aux États-Unis, et d’autres établissements. Les chercheurs ont obtenu leurs résultats en scrutant l’exoplanète avec l’instrument NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) du Télescope Spatial James Webb. Ils ont analysé le parcours de Tylos durant 37 heures, ce qui a dépassé une orbite complète.
Les données spectroscopiques infrarouges montrent un important « absorption d’hélium » à plus de 3 σ sur presque 60 % de l’orbite, mettant en évidence un flux persistant et à grande échelle, expliquent les chercheurs dans l’abstract de l’étude. En pratique, ils ont détecté un signal de fuite atmosphérique, un phénomène pouvant être provoqué par divers événements susceptibles de « déchirer » l’atmosphère d’une planète. Ce phénomène a été à l’origine de la transformation de Mars en le désert que nous connaissons aujourd’hui, tout comme il a converti Vénus – autrefois un potentiel jumeau de la Terre – en un monde infernal, avec des températures de 464 °C à la surface, dues à un incroyable effet de serre.
Ce qui est le plus frappant dans cette étude, c’est que le signal d’hélium dans l’orbite planétaire n’est pas simple, mais se divise en une « queue initiale » se dirigeant vers l’étoile et une « queue finale » poussée par la radiation stellaire. En d’autres termes, une double queue. Le flux d’hélium, bien que faible, s’étend sur plus de 100 fois le diamètre de la planète et couvre 60 % de son orbite. Les experts avancent que la première queue, qui courbe en avant de la planète, est probablement modelée par l’attraction gravitationnelle de l’étoile, tandis que la seconde, à l’arrière de Tylos, est influencée par le vent et la radiation stellaires. Toutefois, cela demeure une hypothèse puisque les modèles informatiques actuels ne parviennent qu’à expliquer la seconde queue. « C’est réellement un tournant. Actuellement, nous devons repenser notre façon de simuler la perte de masse atmosphérique: non seulement comme un simple flux, mais avec une géométrie tridimensionnelle interagissant avec sa star. Cela est crucial pour comprendre l’évolution des planètes et déterminer si les géants gazeux peuvent devenir des mondes rocheux », a commenté un des chercheurs dans un communiqué de presse.
La perte atmosphérique des planètes est une clé essentielle pour mieux comprendre l’évolution de ces objets célestes. Cela pourrait par exemple aider à identifier pourquoi certaines populations d’exoplanètes sont fréquentes et d’autres beaucoup moins, compte tenu des transformations qu’un tel processus peut engendrer sur des millions d’années, conduisant jusqu’à l’arrachage total de l’atmosphère. Le planète Mercure possède aussi une queue, mais celle-ci n’a pas la configuration typique d’une queue de fuite atmosphérique. En effet, Mercure est trop petit et trop proche du Soleil pour en avoir une classique : sa queue est générée par la radiation solaire qui arrache des atomes de sodium de sa surface cratérisée. Les résultats de l’étude « Une structure complexe d’hélium s’échappant sur plus de la moitié de l’orbite du Jupiter ultra-chaud WASP-121 b » ont été publiés dans Nature Communications.