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Un isotope du carbone détecté pour la première fois dans l’atmosphère d’une jeune super-Jupiter

Selon des scientifiques soutenus par l’UE, l’atmosphère de l’exoplanète géante gazeuse TYC 8998-760-1 b est riche en carbone-13.

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Une exoplanète en orbite autour d’une jeune étoile située à un peu plus de 300 années-lumière de la Terre a fourni aux chercheurs des informations précieuses sur l’atmosphère des planètes situées au-delà de notre système solaire, ainsi que sur le processus de formation des planètes. L’exoplanète en question est TYC 8998-760-1 b, l’une des deux planètes orbitant autour de TYC 8998-760-1, une étoile relativement jeune, âgée de 16,7 millions d’années, semblable au Soleil et située dans la constellation de la Mouche. Des astrophysiciens soutenus par les projets EXOPLANETBIO, FALCONER et Origins, financés par l’UE, viennent de détecter des taux élevés de carbone-13 dans l’atmosphère de la géante gazeuse TYC 8998-760-1 b, dont la masse est équivalente à 14 fois celle de Jupiter. Cette découverte suggère que cette super-Jupiter s’est formée loin de son étoile mère, et bien au-delà de la ligne de glace du monoxyde de carbone, qui correspond à la distance à partir de laquelle il fait suffisamment froid pour que le monoxyde de carbone se transforme en neige et en glace.

Les spectres d’absorption livrent leurs secrets

Pour observer TYC 8998-760-1 b, l’équipe de recherche a utilisé l’instrument Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared (SINFONI), installé sur le très grand télescope de l’Observatoire européen austral. À l’aide de SINFONI, les scientifiques ont étudié les spectres d’absorption, c’est-à-dire les raies sombres apparaissant dans un spectre lorsque certaines longueurs d’onde de la lumière sont absorbées par des éléments particuliers. Ils ont découvert que les longueurs d’onde absorbées par la géante gazeuse correspondaient à l’isotope 13 du carbone. «C’est vraiment exceptionnel de pouvoir mesurer cela dans l’atmosphère d’une exoplanète, à une si grande distance», fait remarquer Yapeng Zhang, doctorant à l’université de Leyde, aux Pays-Bas, qui accueille les projets EXOPLANETBIO et FALCONER, dans un article publié sur «Sci-News». «Nous nous attendions à détecter du carbone 13 pour environ un atome de carbone sur 70, mais il semble que ce chiffre soit deux fois plus élevé pour cette planète. On peut penser que ce taux élevé de carbone-13 est lié d’une manière ou d’une autre à la formation de l’exoplanète», indique Yapeng Zhang, qui est également l’auteur principal de l’étude publiée dans la revue «Nature». Chaque élément chimique possède un ou plusieurs isotopes. Les isotopes sont des formes différentes d’un même élément: ils possèdent le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons. Par exemple, l’isotope 12 du carbone possède six protons et six neutrons, tandis que le l’isotope 13 possède six protons et sept neutrons. «Cela ne change pas beaucoup les propriétés chimiques du carbone, mais les isotopes se forment de différentes manières et réagissent souvent de façon légèrement différente aux conditions auxquelles ils sont exposés», déclare Yapeng Zhang dans l’article de Sci-News. La quantité élevée de carbone-13 détectée dans l’atmosphère de TYC 8998-760-1 b devrait permettre de mieux comprendre les conditions dans lesquelles l’exoplanète a vu le jour. «La distance séparant cette planète de son étoile mère est équivalente à plus de 150 fois celle qui sépare la Terre de notre Soleil», observe le Dr Paul Mollière, coauteur de l’étude affilié à l’Institut Max Planck d’astronomie, en Allemagne. «À une distance aussi éloignée, les glaces ont pu se former avec davantage de carbone-13, ce qui expliquerait la concentration plus élevée de cet isotope dans l’atmosphère actuelle de la planète.» À l’instar des résultats de l’étude soutenue par les projets EXOPLANETBIO (Exoplanet atmospheres as indicators of life: From hot gas giants to Earth-like planets), FALCONER (Forging Advanced Liquid-Crystal Coronagraphs Optimized for Novel Exoplanet Research) et Origins (From Planet-Forming Disks to Giant Planets), la détection d’isotopes pourrait à l’avenir constituer une nouvelle façon d’explorer la formation des exoplanètes. Selon Ignas Snellen, co-auteur de l’étude et professeur à l’université de Leyde, «ce n’est que le début». Pour plus d’informations, veuillez consulter: projet EXOPLANETBIO projet FALCONER projet Origines

Mots‑clés

EXOPLANETBIO, FALCONER, Origins, carbone, carbone-13, planète, exoplanète, atmosphère, isotope, TYC 8998-760-1 b

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