Les astronomes détectent la signature d’une molécule d’hydroxyle dans une atmosphère d’exoplanète –

Le radical hydroxyle (OH) a été trouvé sur le côté jour de l’exoplanète WASP-33b. Cette planète est une soi-disant “ Jupiter ultra-chaude ”, une planète géante gazeuse en orbite autour de son étoile hôte beaucoup plus proche que Mercure en orbite autour du Soleil et atteignant ainsi des températures atmosphériques de plus de 2500 ° C (suffisamment chaudes pour faire fondre la plupart des métaux).

Le chercheur principal basé au Centre d’astrobiologie et à l’Université Queen’s de Belfast, le Dr Stevanus Nugroho, a déclaré: “Il s’agit de la première preuve directe d’OH dans l’atmosphère d’une planète au-delà du système solaire. Cela montre non seulement que les astronomes peuvent détecter cette molécule dans atmosphères d’exoplanètes, mais aussi qu’ils peuvent commencer à comprendre la chimie détaillée de cette population planétaire. “

Dans l’atmosphère terrestre, l’OH est principalement produit par la réaction de la vapeur d’eau avec l’oxygène atomique. C’est un soi-disant «détergent atmosphérique» et joue un rôle crucial dans l’atmosphère terrestre pour purger les gaz polluants qui peuvent être dangereux pour la vie (par exemple, le méthane, le monoxyde de carbone).

Dans une planète beaucoup plus chaude et plus grande comme WASP-33b, où les astronomes ont déjà détecté des signes de fer et d’oxyde de titane gazeux) OH joue un rôle clé dans la détermination de la chimie de l’atmosphère par le biais d’interactions avec la vapeur d’eau et le monoxyde de carbone. On pense que la majeure partie de l’OH dans l’atmosphère de WASP-33b a été produite par la destruction de la vapeur d’eau en raison de la température extrêmement élevée.

“Nous ne voyons qu’un signal provisoire et faible de la vapeur d’eau dans nos données, ce qui soutiendrait l’idée que l’eau est détruite pour former de l’hydroxyle dans cet environnement extrême”, a expliqué le Dr Ernst de Mooij de l’Université Queen’s de Belfast, co-auteur sur cette étude.

Pour faire cette découverte, l’équipe a utilisé l’instrument Doppler infrarouge (IRD) au télescope Subaru de 8,2 mètres de diamètre situé dans la zone du sommet de Maunakea à Hawai`i (environ 4200 m au-dessus du niveau de la mer). Ce nouvel instrument peut détecter les atomes et les molécules grâce à leurs «empreintes spectrales», des ensembles uniques de caractéristiques d’absorption sombres superposées à l’arc-en-ciel de couleurs (ou spectre) émis par les étoiles et les planètes.

Lorsque la planète tourne autour de son étoile hôte, sa vitesse par rapport à la Terre change avec le temps. Tout comme la sirène d’une ambulance ou le rugissement du moteur d’une voiture de course change de ton en passant devant nous, les fréquences de lumière (par exemple, la couleur) de ces empreintes spectrales changent avec la vitesse de la planète. Cela nous permet de séparer le signal de la planète de son étoile hôte brillante, qui submerge normalement de telles observations, bien que les télescopes modernes soient loin d’être assez puissants pour prendre des images directes de ces exoplanètes “ chaudes de Jupiter ”.

Le Dr Neale Gibson, professeur adjoint au Trinity College de Dublin et co-auteur de ce travail, a déclaré: “La science des planètes extrasolaires est relativement nouvelle, et un objectif clé de l’astronomie moderne est d’explorer en détail les atmosphères de ces planètes et éventuellement de rechercher pour les exoplanètes «semblables à la Terre» – des planètes comme la nôtre. Chaque nouvelle espèce atmosphérique découverte améliore encore notre compréhension des exoplanètes et des techniques nécessaires pour étudier leurs atmosphères, et nous rapproche de cet objectif. “

En tirant parti des capacités uniques de l’IRD, les astronomes ont pu détecter le minuscule signal d’hydroxyle dans l’atmosphère de la planète. «L’IRD est le meilleur instrument pour étudier l’atmosphère d’une exoplanète dans l’infrarouge», ajoute le professeur Motohide Tamura, l’un des principaux chercheurs de l’IRD, directeur du centre d’astrobiologie et co-auteur de ce travail.

“Ces techniques de caractérisation atmosphérique des exoplanètes ne sont encore applicables qu’aux planètes très chaudes, mais nous aimerions développer davantage des instruments et des techniques qui nous permettent d’appliquer ces méthodes à des planètes plus froides, et finalement, à une seconde Terre”, déclare le Dr Hajime Kawahara, professeur assistant à l’Université de Tokyo et co-auteur de cet ouvrage.

Le professeur Chris Watson, de l’Université Queen’s de Belfast, co-auteur de cette étude, poursuit: “Bien que WASP-33b puisse être une planète géante, ces observations sont le banc d’essai pour les installations de nouvelle génération comme le télescope de trente mètres et le télescope européen Extremely Large Telescope dans la recherche de biosignatures sur des mondes plus petits et potentiellement rocheux, ce qui pourrait fournir des indices sur l’une des plus anciennes questions de l’humanité: «Sommes-nous seuls?