L'instrument GRAVITY du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l'ESO a réalisé la première observation directe d'une exoplanète par interférométrie optique. Cette méthode a révélé une atmosphère exoplanétaire complexe avec des nuages ​​​​de fer et de silicates tourbillonnant dans une tempête planétaire. La technique présente des possibilités uniques pour caractériser de nombreuses exoplanètes connues aujourd'hui.

Ce résultat a été annoncé aujourd'hui dans une lettre du journal Astronomie et astrophysique par la Collaboration GRAVITY, dans lequel ils présentent des observations de l'exoplanète HR8799e par interférométrie optique. L'exoplanète a été découverte en 2010 en orbite autour de la jeune étoile de la séquence principale HR8799, qui se trouve à environ 129 années-lumière de la Terre dans la constellation de Pégase.

Le résultat d'aujourd'hui, qui révèle de nouvelles caractéristiques du HR8799e, nécessitait un instrument à très haute résolution et sensibilité. GRAVITY peut utiliser les quatre télescopes unitaires du VLT de l'ESO pour travailler ensemble pour imiter un seul télescope plus grand en utilisant une technique connue sous le nom d'interférométrie. Cela crée un super-télescope, le VLTI, qui collecte et démêle avec précision la lumière de l'atmosphère de HR8799e et la lumière de son étoile mère.

HR8799e est un 'super-Jupiter', un monde unique en son genre dans notre système solaire, qui est à la fois plus massive et beaucoup plus jeune que n'importe quelle planète en orbite autour du Soleil. A seulement 30 millions d'années, ce bébé exoplanète est assez jeune pour donner aux scientifiques une fenêtre sur la formation des planètes et des systèmes planétaires. L'exoplanète est totalement inhospitalière :l'énergie résiduelle de sa formation et un puissant effet de serre chauffent HR8799e à une température hostile d'environ 1000 °C.

C'est la première fois que l'interférométrie optique est utilisée pour révéler les détails d'une exoplanète, et la nouvelle technique a fourni un spectre extrêmement détaillé d'une qualité sans précédent, dix fois plus détaillé que les observations précédentes. Les mesures de l'équipe ont permis de révéler la composition de l'atmosphère du HR8799e, qui contenait quelques surprises.

"Notre analyse a montré que HR8799e a une atmosphère contenant beaucoup plus de monoxyde de carbone que de méthane, ce qui n'est pas attendu de la chimie de l'équilibre, " explique Sylvestre Lacour, chef d'équipe, chercheur CNRS à l'Observatoire de Paris—PSL et à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre. " Nous pouvons mieux expliquer ce résultat surprenant avec des vents verticaux élevés dans l'atmosphère empêchant le monoxyde de carbone de réagir avec l'hydrogène pour former du méthane ."

L'équipe a découvert que l'atmosphère contient également des nuages ​​de poussière de fer et de silicate. Lorsqu'il est combiné avec l'excès de monoxyde de carbone, cela suggère que l'atmosphère de HR8799e est engagée dans une énorme et violente tempête.

"Nos observations suggèrent une boule de gaz illuminée de l'intérieur, avec des rayons de lumière chaude tourbillonnant à travers des plaques orageuses de nuages ​​sombres, " précise Lacour. " La convection se déplace autour des nuages ​​de particules de silicate et de fer, qui se désagrègent et pleuvent à l'intérieur. Cela brosse un tableau d'une atmosphère dynamique d'une exoplanète géante à la naissance, soumis à des processus physiques et chimiques complexes.

Ce résultat s'appuie sur la série de découvertes impressionnantes de GRAVITY, qui ont inclus des percées telles que l'observation de l'année dernière d'un gaz tourbillonnant à 30% de la vitesse de la lumière juste à l'extérieur de l'horizon des événements du trou noir massif dans le centre galactique. Il ajoute également une nouvelle façon d'observer les exoplanètes à l'arsenal déjà vaste de méthodes disponibles pour les télescopes et les instruments de l'ESO, ouvrant la voie à de nombreuses découvertes plus impressionnantes.

Cette recherche a été présentée dans l'article "Première détection directe d'une exoplanète par interférométrie optique" à Astronomie et astrophysique .