Les arcs-en-ciel existent-ils sur des mondes lointains ? De nombreux phénomènes qui se produisent sur Terre, comme la pluie, les ouragans et les aurores boréales, se produisent également sur d’autres planètes de notre système solaire si les conditions sont réunies. Nous disposons désormais de preuves extérieures à notre système solaire selon lesquelles une exoplanète particulièrement étrange pourrait même afficher quelque chose proche d’un arc-en-ciel.
Apparaissant dans le ciel sous la forme d’un halo de couleurs, un phénomène appelé « gloire » se produit lorsque la lumière frappe des nuages constitués d’une substance homogène sous forme de gouttelettes sphériques. Cela pourrait être l’explication d’un mystère concernant les observations de l’exoplanète WASP-76B. Il a également été observé que cette planète, une géante gazeuse brûlante qui subit des pluies de fer fondu, avait plus de lumière sur son terminateur est (une ligne utilisée pour séparer le côté jour du côté nuit) que sur son terminateur ouest. Pourquoi y avait-il plus de lumière d’un côté de la planète ?
Après l’avoir observé avec le télescope spatial CHEOPS, puis combiné avec les observations précédentes de Hubble, Spitzer et TESS, une équipe de chercheurs de l’ESA et de l’Université de Berne en Suisse pense désormais que la raison la plus probable de cette lumière supplémentaire est une gloire. .
Voir la lumière
Pendant trois ans, CHEOPS a effectué 23 observations de WASP-76B en lumière visible et infrarouge. Ceux-ci comprenaient des courbes de phase, des transits et des éclipses secondaires. Les courbes de phase sont des observations continues qui suivent la révolution complète d’une planète et montrent les changements dans sa phase ou dans la partie de sa face éclairée qui fait face au télescope. Le télescope peut voir plus ou moins ce côté lorsque la planète tourne autour de son étoile. Les courbes de phase peuvent déterminer le changement de la luminosité totale de la planète et de l’étoile lorsque la planète tourne.
Les éclipses secondaires se produisent lorsqu’une planète passe derrière son étoile hôte et est éclipsée par celle-ci. La lumière vue lors d’une telle éclipse peut ensuite être comparée à la lumière totale avant et après l’occultation pour nous donner une idée de la lumière réfléchie par la planète. Les Jupiters chauds comme WASP-76B sont couramment observés lors d’éclipses secondaires.
Les observations de courbes de phase peuvent se poursuivre pendant que la planète éclipse son étoile. Alors qu’il observait la courbe de phase de WASP-76B, CHEOPS a vu un excès de lumière avant l’éclipse sur son côté nuit. Cela avait également été observé dans les observations de courbe de phase TESS et d’éclipses secondaires faites plus tôt.
La fin de l’arc-en-ciel ?
Un avantage de WASP-76b est qu’il s’agit d’un Jupiter ultra-chaud, donc au moins son côté jour ne présente pas les nuages et les brumes qui obscurcissent souvent les atmosphères des Jupiters chauds et plus froids. Cela rend les émissions atmosphériques beaucoup plus faciles à détecter. Le fait que nous ayons déjà observé une asymétrie de la teneur en fer entre les terminateurs côté jour et côté nuit, découverte dans une étude précédente, rendait la planète particulièrement intrigante. Il n’y avait pas beaucoup de fer gazeux dans la haute atmosphère du membre diurne par rapport à celle du membre nocturne. Cela est probablement dû au fait qu’il pleut du fer du côté jour de WASP-76b, qui se condense ensuite en nuages de fer du côté nuit.
Les observations de Hubble suggèrent que l’inversion thermique – lorsque l’air près de la surface d’une planète commence à se refroidir – se produisait du côté nuit. Le refroidissement de ce côté provoquerait la condensation du fer qui s’était auparavant condensé en nuages, avait plu sur le côté jour, puis s’était évaporé à cause de la chaleur intense. Des gouttes de fer liquide peuvent alors former des nuages.
Ces nuages sont critiques puisque la lumière de l’étoile hôte, réfléchie par ces gouttes dans ces nuages, peut créer un effet de gloire.
« Pour expliquer l’observation avec l’effet Glory, il faudrait des gouttelettes sphériques d’aérosols et de nuages hautement réfléchissants et de forme sphérique sur l’hémisphère oriental de la planète », ont déclaré les chercheurs dans un article récemment publié dans Astronomy & Astrophysics.
Des gloires ont déjà été vues au large de la Terre. On sait également qu’ils se forment dans les nuages de Vénus. Tout comme WASP-76b, davantage de lumière pré-éclipse a été observée sur Vénus. Ainsi, même si la gloire est presque définitive pour l’exoplanète, de futures observations avec un télescope plus puissant pourraient aider à déterminer à quel point le phénomène sur WASP-76 est similaire à celui de WASP-76b. Vénus. S’ils correspondent, ce sera la première gloire jamais observée sur une exoplanète.
Si les recherches futures trouvent un moyen précis de déterminer s’il s’agit réellement d’une gloire, ces phénomènes pourraient nous en dire plus sur la composition atmosphérique des exoplanètes, en fonction des types d’éléments ou de molécules sur lesquels la lumière se reflète. Ils pourraient même trahir la présence d’eau, ce qui pourrait signifier l’habitabilité. Bien que la gloire supposée de WASP-76b n’ait pas été définitivement démontrée, elle est tout sauf un arc-en-ciel dans le noir.
Astronomie et astrophysique, 2024. DOI : 10.1051/0004-6361/202348270