Une gloire, détectée pour la première fois dans un monde au-delà du système solaire

Les gloires, comme les arcs-en-ciel, sont souvent observées sur Terre, notamment depuis les avions ou par les alpinistes au sommet des montagnes, mais une seule a été trouvée sur une autre planète, Vénus. L’orbiteur Venus Express, également de l’ESA, l’a détecté en 2011 à 70 kilomètres au-dessus de la surface de la planète. Sa largeur était d’environ 1 200 kilomètres.

Les données de Cheops et d’autres télescopes de la NASA et de l’ESA tels que TESS, Hubble et Spitzer suggèrent qu’entre la chaleur et la lumière insupportables de la face ensoleillée de l’exoplanète WASP-76b et la nuit interminable de sa face sombre, pourrait se trouver la première gloire extrasolaire. “Il y a une raison pour laquelle une gloire n’a jamais été vue auparavant en dehors de notre système solaire : elle nécessite des conditions très particulières”, explique Olivier Demangeon, astronome à l’Institut d’astrophysique et des sciences spatiales du Portugal et auteur principal de l’étude publiée dans la revue “Astronomie et astrophysique”.

«Tout d’abord, il faut des particules atmosphériques presque parfaitement sphériques, complètement uniformes et suffisamment stables pour être observées pendant une longue période. L’étoile proche de la planète doit briller directement vers elle, avec l’observateur – dans ce cas Khéops – dans la bonne orientation », ajoute-t-il.

Si elle se confirme, cette première gloire exoplanétaire constituerait un bel outil pour mieux comprendre la planète et l’étoile qui l’a formée.

“Ce qu’il est important de noter, c’est l’ampleur incroyable de ce à quoi nous sommes témoins”, déclare Matthew Standing, chercheur de l’ESA qui étudie les exoplanètes. « WASP-76b se trouve à plusieurs centaines d’années-lumière : une planète géante gazeuse intensément chaude sur laquelle pleut probablement du fer en fusion. Malgré le chaos, il semble que nous ayons repéré de potentiels signes de gloire. “C’est un signal incroyablement faible”, dit-il.

Une planète gonflée

WASP-76b est une planète ultrachaude semblable à Jupiter. Bien qu’il soit 10 % moins massif, il double presque sa taille. En orbite autour de son étoile hôte douze fois plus près que Mercure autour de notre Soleil, l’exoplanète est « gonflée » par un rayonnement intense.

Depuis sa découverte en 2013, WASP-76b a fait l’objet d’un examen minutieux. C’est un enfer. Un côté de la planète fait toujours face au Soleil et atteint des températures de 2 400 °C. Ici, les éléments qui formeraient des roches sur Terre fondent et s’évaporent, pour ensuite se condenser sur le côté nocturne légèrement plus frais, créant des nuages ​​​​de pluie de fonte.

Mais les scientifiques ont été intrigués par une apparente asymétrie, ou instabilité, dans les régions les plus périphériques de l’exoplanète observée lorsqu’elle passe devant son étoile hôte.

Cheops a surveillé de manière intensive WASP-76b alors qu’elle passait devant et autour de son étoile semblable au Soleil. Après 23 observations sur trois ans, les données ont montré une augmentation surprenante de la quantité de lumière provenant de la bordure orientale de la planète, là où la nuit rencontre le jour. . Cela a permis aux scientifiques de démêler et de préciser l’origine du signal.

“C’est la première fois qu’un changement aussi brutal de la luminosité d’une exoplanète, de sa ‘courbe de phase’, est détecté”, note Olivier. Cette découverte “nous amène à l’hypothèse que cette lueur inattendue pourrait être provoquée par une réflexion forte, localisée et anisotrope (dépendante de la direction): l’effet de gloire”.

gouttes sphériques

Bien que l’effet Glory crée des motifs semblables à ceux d’un arc-en-ciel, les deux ne sont pas identiques. Les arcs-en-ciel se forment lorsque la lumière du soleil passe d’un milieu ayant une certaine densité à un autre ayant une densité différente (par exemple, de l’air à l’eau), ce qui provoque une courbure (réfraction) de sa trajectoire. Différentes longueurs d’onde sont courbées selon des valeurs différentes, provoquant la division de la lumière blanche en différentes couleurs et créant l’arc circulaire familier d’un arc-en-ciel.

Les gloires, en revanche, se forment lorsque la lumière passe à travers une ouverture étroite, par exemple entre les gouttelettes d’eau dans les nuages ​​ou le brouillard. Encore une fois, le trajet de la lumière est courbé (dans ce cas diffracté), créant dans la plupart des cas des anneaux de couleur concentriques, avec des interférences entre les ondes lumineuses créant des motifs d’anneaux clairs et sombres.

La confirmation de l’effet de gloire impliquerait la présence de nuages ​​​​constitués de gouttelettes d’eau parfaitement sphériques, qui ont duré au moins trois ans ou se reconstituent constamment. Pour que de tels nuages ​​persistent, il faudrait également que la température de l’atmosphère soit stable dans le temps.

La capacité de détecter des effets subtils à une distance aussi lointaine enseignera aux scientifiques et aux ingénieurs comment détecter d’autres phénomènes critiques, mais difficiles à observer. Par exemple, la lumière du soleil se reflète sur les lacs et les océans liquides, une condition nécessaire à l’habitabilité.

“Des preuves supplémentaires sont nécessaires pour affirmer de manière concluante que cette intrigante “lumière supplémentaire” est une gloire rare”, explique Theresa Lüftinger, scientifique du projet pour la prochaine mission Ariel de l’ESA. « Les observations de suivi effectuées par l’instrument NIRSPEC à bord du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA pourraient faire l’affaire. Ou bien la prochaine mission Ariel de l’ESA pourrait démontrer sa présence. “Nous pourrions même trouver des couleurs plus glorieusement révélatrices qui brillent sur d’autres exoplanètes.”