Les astronomes ont découvert que l'exoplanète bien étudiée WASP-12b ne réfléchit presque pas de lumière, le faisant apparaître essentiellement noir. Cette découverte jette un nouvel éclairage sur la composition atmosphérique de la planète et réfute également les hypothèses précédentes sur l'atmosphère de WASP-12b. Les résultats contrastent également fortement avec les observations d'une autre exoplanète de taille similaire.

En utilisant le spectrographe imageur du télescope spatial (STIS) sur le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA, une équipe internationale dirigée par des astronomes de l'Université McGill, Canada, et l'Université d'Exeter, ROYAUME-UNI, ont mesuré la quantité de lumière réfléchie par l'exoplanète WASP-12b - son albédo - afin d'en savoir plus sur la composition de son atmosphère.

Les résultats étaient surprenants, explique l'auteur principal Taylor Bell, un étudiant à la maîtrise en astronomie à l'Université McGill qui est affilié à l'Institut de recherche sur les exoplanètes :« L'albédo mesuré de WASP-12b est de 0,064 au maximum. C'est une valeur extrêmement faible, rendant la planète plus sombre que l'asphalte frais !" Cela rend WASP-12b deux fois moins réfléchissant que notre Lune qui a un albédo de 0,12. Bell ajoute :"Le faible albédo montre que nous avons encore beaucoup à apprendre sur WASP-12b et d'autres exoplanètes."

WASP-12b orbite autour de l'étoile semblable au Soleil WASP-12A, à environ 1400 années-lumière, et depuis sa découverte en 2008, elle est devenue l'une des exoplanètes les mieux étudiées. Avec un rayon presque deux fois supérieur à celui de Jupiter et une année d'un peu plus d'un jour terrestre, WASP-12b est classé comme un Jupiter chaud. Parce qu'il est si proche de son étoile mère, l'attraction gravitationnelle de l'étoile a étiré WASP-12b en forme d'œuf et a élevé la température de surface de son côté lumière du jour à 2600 degrés Celsius.

La température élevée est également l'explication la plus probable du faible albédo de WASP-12b. "Il y a d'autres Jupiters chauds qui se sont avérés remarquablement noirs, mais ils sont beaucoup plus froids que WASP-12b. Pour ces planètes, il est suggéré que des choses comme les nuages ​​et les métaux alcalins sont la raison de l'absorption de la lumière, mais ceux-ci ne fonctionnent pas pour WASP-12b parce qu'il fait si incroyablement chaud, " explique Bell.

Le côté lumière du jour de WASP-12b est si chaud que les nuages ​​ne peuvent pas se former et les métaux alcalins sont ionisés. Il fait même assez chaud pour briser les molécules d'hydrogène en hydrogène atomique, ce qui fait que l'atmosphère se comporte plus comme l'atmosphère d'une étoile de faible masse que comme une atmosphère planétaire. Cela conduit au faible albédo de l'exoplanète.

Pour mesurer l'albédo de WASP-12b, les scientifiques ont observé l'exoplanète en octobre 2016 lors d'une éclipse, lorsque la planète était presque en pleine phase et passa derrière son étoile hôte pendant un certain temps. C'est la meilleure méthode pour déterminer l'albédo d'une exoplanète, car il s'agit de mesurer directement la quantité de lumière réfléchie. Cependant, cette technique nécessite une précision dix fois supérieure aux observations de transit traditionnelles. En utilisant le spectrographe d'imagerie du télescope spatial de Hubble, les scientifiques ont pu mesurer l'albédo de WASP-12b à plusieurs longueurs d'onde différentes.

"Après avoir mesuré l'albédo, nous l'avons comparé aux modèles spectraux des modèles atmosphériques suggérés précédemment de WASP-12b", explique Nikolay Nikolov (Université d'Exeter, ROYAUME-UNI), co-auteur de l'étude. "Nous avons constaté que les données ne correspondent à aucun des deux modèles actuellement proposés.". Les nouvelles données indiquent que l'atmosphère de WASP-12b est composée d'hydrogène atomique et d'hélium.

WASP-12b n'est que la deuxième planète à avoir des mesures d'albédo à résolution spectrale, le premier étant HD 189733b, un autre Jupiter chaud. Les données recueillies par Bell et son équipe leur ont permis de déterminer si la planète réfléchissait plus de lumière vers l'extrémité bleue ou rouge du spectre. Alors que les résultats de HD 189733b suggèrent que l'exoplanète a une couleur bleu foncé, WASP-12b, d'autre part, ne réfléchit la lumière à aucune longueur d'onde. WASP-12b le fait, cependant, émettre de la lumière en raison de sa température élevée, lui donnant une teinte rouge semblable à un métal incandescent chaud.

"Le fait que les deux premières exoplanètes à albédo spectral mesuré présentent des différences significatives démontre l'importance de ces types d'observations spectrales et met en évidence la grande diversité parmi les Jupiters chauds, " conclut Bell.

Les résultats seront publiés en ligne le 14 septembre dans The Lettres de revues astrophysiques .