Pluie de fer sur WASP-76b

Une équipe de chercheurs menée par David Ehrenreich de l’Observatoire astronomique de l’Université de Genève a découvert une pluie de fer sur l’exoplanète WASP-76b.

Un article publié en mars 2020 dans la revue Nature présente les résultats d’une équipe de chercheurs menée par David Ehrenreich de l’Observatoire astronomique de l’Université de Genève. Les auteurs ont utilisé l’instrument ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) du Very Large Telescope situé au Chili afin d’étudier l’exoplanète WASP-76b.

WASP-76b est une planète de type Jupiter chaude, qui a environ la masse de Jupiter et dont la période orbitale est de 1,8 jours. Elle a été découverte en 2013 par la méthode du transit et elle orbite autour de WASP-76, une étoile située à 636 années-lumière de la Terre. Cette étoile est de type F7, ce qui signifie qu’elle est un peu plus grosse que notre Soleil. WASP-76b est la seule planète connue à ce jour dans ce système.

L’orbite de WASP 76b autour de son étoile WASP 76. Figure tirée du Exoplanet Catalog de la NASA.

WASP-76b est en rotation synchrone autour de son étoile, c’est-à-dire que sa période de révolution est égale à sa période de rotation. Elle montre donc toujours la même face à son étoile et elle a un côté où il fait perpétuellement nuit et un côté où il fait perpétuellement jour. Comme WASP-76b est beaucoup plus proche de son étoile que la Terre l’est du Soleil, elle reçoit une quantité bien plus grande d’irradiation. En effet, il fait plus de 2400°C sur le côté jour de l’exoplanète et environ 1500°C sur le côté nuit.

La différence de température entre les deux côtés est extrême, ce qui peut créer de forts vents. Les travaux des auteurs ont permis de montrer qu’il existe un vent de 18 000 km/h dans l’atmosphère de l’exoplanète, ce qui permet le transport des éléments du côté jour de l’exoplanète à son côté nuit. Cette température élevée signifie que les métaux dont la planète est constituée sont vaporisés du côté jour. À l’aide d’un modèle numérique, les auteurs concluent que des atomes neutres de fer sont présents du côté jour, à une température qui signifie que le fer est sous forme de gaz. Cependant, très peu de fer a été détecté du côté nuit ainsi que lors du passage du côté nuit au côté jour (une position géographique sur l’exoplanète qui  correspond au matin). Ceci signifie que le vent transporte les atomes de fer du côté jour au côté nuit. Lorsque le fer arrive à la transition avec le jour et la nuit (ou bien au soir), la température diminue, et le fer se condense en goutte de fer liquide.

Représentation artistique de la pluie de fer sur WASP-76b. Crédit: ESO/M. Kornmesser.

WASP-76b est une planète gazeuse, ce qui signifie qu’elle ne possède pas de surface sur laquelle le fer liquide pourrait s’accumuler. Les gouttes de fer s’enfonceront donc dans la planète, jusqu’à ce qu’elles atteignent une température plus élevée et qu’elles se vaporisent à nouveau.

Pour en savoir plus
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2107-1 (en anglais seulement)