KELT-9 b est l'exoplanète la plus chaude connue à ce jour. A l'été 2018, une équipe conjointe d'astronomes des universités de Berne et de Genève a trouvé des signatures de fer et de titane gazeux dans son atmosphère. Désormais, ces chercheurs ont également pu détecter des traces de sodium vaporisé, magnésium, chrome, et les métaux des terres rares scandium et yttrium.

Les exoplanètes sont des planètes en dehors de notre système solaire qui orbitent autour d'étoiles autres que le Soleil. Depuis la découverte des premières exoplanètes au milieu des années 90, bien plus de 3000 exoplanètes ont été découvertes. Beaucoup de ces planètes sont extrêmes par rapport aux planètes de notre système solaire :des géantes gazeuses chaudes qui orbitent incroyablement près de leurs étoiles hôtes, parfois dans des périodes de moins de quelques jours. De telles planètes n'existent pas dans notre système solaire, et leur existence a défié les prédictions sur comment et pourquoi les planètes se forment. Depuis 20 ans, des astronomes du monde entier ont travaillé pour comprendre d'où viennent ces planètes, de quoi ils sont faits, et à quoi ressemblent leurs climats.

Une géante gazeuse extrêmement chaude

KELT-9 est une étoile située à 650 années-lumière de la Terre dans la constellation du Cygne. Son exoplanète KELT-9 b est l'exemple le plus extrême de ces Jupiters chauds car elle orbite très étroitement autour de son étoile qui est presque deux fois plus chaude que le Soleil. Par conséquent, son atmosphère atteint des températures d'environ 4000 °C. Dans une telle chaleur, tous les éléments sont presque complètement vaporisés et les molécules sont brisées en leurs atomes constitutifs - un peu comme c'est le cas dans les couches externes des étoiles. Cela signifie que l'atmosphère ne contient ni nuages ​​ni aérosols et que le ciel est clair, la plupart du temps transparent à la lumière de son étoile.

Les atomes qui composent le gaz de l'atmosphère absorbent la lumière à des couleurs très spécifiques du spectre, et chaque atome a une "empreinte digitale" unique de couleurs qu'il absorbe. Ces empreintes digitales peuvent être mesurées avec un spectrographe sensible monté sur un grand télescope, permettant aux astronomes de discerner la composition chimique des atmosphères de planètes éloignées de plusieurs années-lumière.

L'exoplanète comme un trésor

Une équipe de chercheurs des Universités de Berne et de Genève a collaboré pour utiliser cette technique, et a fait une découverte intéressante :« En utilisant le spectrographe HARPS-Nord sur le télescope national italien sur l'île de La Palma, nous avons trouvé des atomes de fer et de titane dans l'atmosphère chaude de KELT-9 b, " explique Kevin Heng, Directeur et professeur au Center for Space and Habitabilty (CSH) de l'Université de Berne et membre du National Center of Competence in Research PlanetS. L'équipe a observé le système KELT-9 pour la deuxième fois l'été dernier, dans le but de confirmer leurs précédentes détections, mais aussi de procéder à la recherche d'éléments supplémentaires qui pourraient également être présents dans les données. Leur étude comprenait 73 atomes, parmi lesquels certains métaux dits des terres rares. Ces substances sont moins courantes sur Terre, mais sont appliqués dans des matériaux et des dispositifs avancés. Jens Hoeijmakers, qui est le premier auteur de l'étude qui est maintenant publiée dans la revue Astronomie &Astrophysique et qui est Postdoc au CSH de Berne et à l'Observatoire de Genève, dit :"Notre équipe a prédit que le spectre de cette planète pourrait bien être un trésor où une multitude d'espèces peuvent être détectées qui n'ont jamais été observées dans l'atmosphère d'aucune autre planète auparavant."

Après une analyse minutieuse, les chercheurs ont en effet trouvé des signaux forts de sodium vaporisé, magnésium, le chrome et les métaux des terres rares scandium et yttrium dans le spectre de la planète. Ces trois derniers d'entre eux n'avaient jamais été détectés de manière robuste dans l'atmosphère d'une exoplanète auparavant. "L'équipe a également avancé son interprétation de ces données, et ont pu utiliser ces signaux pour estimer à quelle altitude dans l'atmosphère de la planète ces atomes absorbent, " dit Jens Hoeijmakers. Qui plus est, les chercheurs en savent également plus sur les forts vents mondiaux en altitude dans l'atmosphère qui soufflent le matériau d'un hémisphère à l'autre.

"Avec d'autres observations, beaucoup plus d'éléments pourraient bien être découverts en utilisant la même technique dans l'atmosphère de cette planète à l'avenir, et peut-être aussi sur d'autres planètes chauffées à des températures tout aussi élevées, " explique Jens Hoeijmakers. Kevin Heng ajoute :" Il y a de bonnes chances qu'un jour on trouve des soi-disant biosignatures, c'est-à-dire des signes de vie, sur une exoplanète, en utilisant les mêmes techniques que nous appliquons aujourd'hui. Finalement, nous voulons utiliser nos recherches pour comprendre l'origine et le développement du système solaire ainsi que l'origine de la vie."