Si vous posez un gros rocher noir dehors au soleil pendant quelques heures, puis allez le toucher, vous vous attendriez à ce que la partie la plus chaude du rocher soit celle qui faisait face au soleil, non? Eh bien, en ce qui concerne les exoplanètes, vos attentes seront défiées. Une nouvelle analyse d'un système exoplanétaire bien étudié révèle qu'une des planètes - qui n'est pas un gros rocher noir, mais une boule de gaz semblable à Jupiter - a sa partie la plus chaude en face de celle de son étoile.
Le système d'Upsilon Andromedae, qui se trouve à 44 années-lumière de la Terre dans la constellation d'Andromède, est un système de planètes très étudié qui orbite autour d'une étoile un peu plus massive et légèrement plus chaude que notre Soleil.
La planète la plus proche de l'étoile, upsilon Andromeda b, a été la première exoplanète à avoir sa température prise par le télescope spatial Spitzer. Comme nous l'avons signalé en 2006, l'Upsilon Andromeda b était censé être verrouillé en tidale sur l'étoile et montrer des changements de température correspondants lorsqu'elle contournait son étoile hôte. Autrement dit, comme il est allé derrière l'étoile de notre point de vue, le visage était plus chaud que lorsqu'il était devant l'étoile de notre point de vue. Assez simple, non? Ces résultats originaux ont été publiés dans un article en Science le 27 octobre 2006, disponible ici.
Il s'avère que ce scénario de changement de température n'est pas le cas. Le professeur de physique et d'astronomie de l'UCLA, Brad Hansen, qui est co-auteur du document de 2006 et des résultats mis à jour, explique: «Le rapport original était basé sur quelques heures de données, prises au début de la mission, pour voir si une mesure était même possible (elle est proche de la limite des performances attendues de l'instrument). Étant donné que les observations suggéraient qu'il était possible de détecter, nous avons eu plus de temps pour le faire plus en détail. »
Des observations d'Upsilon Andromedae b ont été prises à nouveau avec le Spitzer en février 2009. Une fois que les astronomes ont pu étudier davantage la planète, ils ont découvert quelque chose d'étrange - à quel point la planète était chaude lorsqu'elle passait devant l'étoile de notre point de vue était beaucoup plus chaud que lorsqu'il est passé derrière, juste à l'opposé de ce à quoi on pourrait s'attendre et à l'opposé des résultats qu'ils ont initialement publiés. Voici un lien vers une animation qui explique cette étrange caractéristique de la planète.
Ce que les astronomes ont découvert - et doivent encore expliquer pleinement -, c'est qu'il y a un «point chaud» à environ 80 degrés en face de la face de la planète qui est dirigée vers l'étoile. En d'autres termes, l'endroit le plus chaud de la planète n'est pas du côté de la planète qui reçoit le plus de rayonnement de l'étoile.
Ce n'est pas en soi une nouveauté. Hansen a déclaré: «Il y a plusieurs exoplanètes observées avec des points chauds, dont certaines dont les points sont décalés par rapport à l'emplacement face à l'étoile (un exemple est le système HD189733b très bien étudié). La principale différence dans ce cas est que le changement que nous observons est le plus important connu. »
Upsilon Andromedae b ne transite pas devant son étoile depuis notre point de vue sur la Terre. Son orbite est inclinée d'environ 30 degrés, il semble donc passer "au-dessous" de l'étoile lorsqu'elle contourne l'avant. Cela signifie que les astronomes ne peuvent pas utiliser la méthode de transit de l'étude exoplanétaire pour obtenir une poignée sur son orbite, mais plutôt mesurer le remorqueur que la planète exerce sur l'étoile. Il a été déterminé que l'upsilon Andromedae b orbite tous les 4,6 jours environ, a une masse de 0,69 celle de Jupiter et a environ 1,3 rayon de Jupiter de diamètre. Pour avoir une meilleure idée de l'ensemble du système d'upsilon Andromedae, voir cette histoire que nous avons réalisée plus tôt cette année.
Alors, qu'est-ce qui pourrait être à l'origine de ce point chaud bizarrement placé sur la planète? Les auteurs de l'article suggèrent que les vents équatoriaux - un peu comme ceux de Jupiter - pourraient transférer de la chaleur autour de la planète.
Hansen a expliqué: «Au point sous-stellaire (celui le plus proche de l'étoile), la quantité de rayonnement absorbée par l'étoile est la plus élevée, donc le gaz y est plus chauffé. Il aura donc tendance à s'écouler de la région chaude vers les régions froides. Ceci, combiné à la rotation, donnera une structure de type «alizé» au flux de gaz sur la planète… La grande incertitude est de savoir comment cette énergie sera finalement dissipée. Le fait que nous observions un point chaud à environ 90 degrés suggère que cela se produit quelque part près du «terminateur» (le bord jour / nuit). D'une manière ou d'une autre, les vents circulent du point sous-stellaire puis se dissipent à l'approche du côté nocturne. Nous supposons que cela peut provenir de la formation d'une sorte de front de choc. »
Hansen a déclaré qu'ils n'étaient pas sûrs de la taille de cet endroit chaud. «Nous n'avons qu'une mesure très grossière de cela, nous avons donc modélisé essentiellement deux hémisphères - l'un plus chaud que l'autre. On pourrait rendre l'endroit plus petit et le rendre d'autant plus chaud et vous obtiendriez le même effet. Ainsi, on peut faire un compromis entre la taille du spot et le contraste de température tout en faisant correspondre les observations. »
L'article le plus récent, co-écrit par des membres des États-Unis et du Royaume-Uni, paraîtra dans le Journal astrophysique. Si vous souhaitez sortir et voir l'étoile upsilon Andromedae, voici un diagramme en étoile.
Source: Communiqué de presse du JPL, Arxiv ici et ici, interview par courriel avec le professeur Brad Hansen.
