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LE 15.07.2020: Actualité de l'astronomie / Si l'introuvable planète 9 est un trou noir, alors le LSST le détectera.
- Par dimitri1977
- Le 15/07/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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Si l'introuvable planète 9 est un trou noir, alors le LSST le détectera
Laurent Sacco
Journaliste
Publié le 13/07/2020
L'hypothétique planète 9 contenant environ 10 masses terrestres, dont l'existence est conjecturée depuis quelques années bien au-delà de l'orbite de Pluton, pourrait être un trou noir primordial. On pourrait le croire encore moins facilement décelable, mais ce n'est peut-être pas le cas car il pourrait sporadiquement faire des éruptions en dévorant une comète. L'événement serait détectable avec le LSST.
Dans son célèbre roman de science-fiction La Guerre éternelle (titre original en anglais : The Forever War), paru en 1974, l'écrivain américain Joe Haldeman, diplômé en mathématique, astronomie et informatique et également vétéran de la guerre du Viêt Nam, imaginait qu'à la fin du XXe siècle un collapsar, (contraction des termes anglais collapse, effondrement, et star, étoile), une étoile effondrée ayant donné une sorte de trou noir, plus exactement un trou de ver, avait été découvert dans le Système solaire au-delà de l'orbite de Pluton. Les héros du roman de Haldeman s'en servaient alors pour voyager dans la Voie lactée en contournant le mur de la vitesse de la lumière.
La réalité va-t-elle rejoindre la fiction ? On peut se poser la question en prenant connaissance d'un article déposé sur arXiv par le célèbre et prolifique Avi Loeb de l'université d'Harvard. Il semble avoir pour habitude de lancer ses étudiants en master sur des sujets excentriques mais fascinants en astrophysique, ce qui leur donne l'occasion de rédiger un petit article qui les introduit donc dans le monde scientifique. En l'occurrence, l'étudiant en question se nomme Amir Siraj et avec Loeb, il se penche sur l'hypothèse déjà avancée, comme Futura l'expliquait dans le précédent article ci-dessous, que la neuvième planète qui existe peut-être dans le Système solaire soit en fait un trou noir. On pourrait tout aussi bien imaginer qu'il s'agit d'un trou de ver ou d'un astre compact exotique, ce qui compte c'est qu'il soit massif, très sombre donc difficile à détecter. Les deux chercheurs pensent pouvoir valider cette hypothèse avec le LSST (Large Synoptic Survey Telescope) en cours de construction.
Le LSST (Large Synoptic Survey Telescope), un télescope d'un nouveau genre, va ouvrir grand les yeux sur le ciel... Sa mission : photographier le ciel austral et réaliser un film de l’Univers en trois dimensions. Un composant crucial de la caméra du LSST, l’échangeur de filtres, a été développé en France par cinq laboratoires. Son rôle consiste à repositionner rapidement et très précisément les filtres de couleur les plus grands du monde, pour obtenir les plus belles images du spectacle céleste. © CNRS
Rappelons que la neuvième planète est un corps céleste dont la masse est estimée de 5 à 15 fois celle de la Terre existant bien au-delà de l'orbite de Pluton et dont la présence serait trahie par les orbites particulières de petits corps célestes faisant partie des astres appelés des objets transneptuniens (TNO, en anglais Transneptunian Objects). Ces TNO - qui ont intrigué les astronomes Konstantin Batygin et Mike Brown - auraient subi l'influence gravitationnelle de cette hypothétique planète. Elle pourrait être une superterre formée à l'origine du Système solaire puis éjectée rapidement par ses interactions avec d'autres planètes massives, ce qui l'aurait conduit sur une orbite dont la taille serait d'environ 200 unités astronomiques.
Un minitrou noir de la taille d'un pamplemousse dans le Système solaire
Très peu lumineuse et se déplaçant très lentement sur la voûte céleste, pour des observateurs sur Terre - à cause de l'une des lois de Kepler -, elle n'aurait donc pas encore été repérée ce qui n'est guère étonnant. Mais certains se sont tout de même étonnés et ils ont donc proposé que la neuvième planète soit en réalité un représentant des mythiques trous noirs primordiaux qui sont peut-être nés pendant le Big bang alors que le plasma primordial était très dense et donc susceptible de s'effondrer rapidement en minitrous noirs. Dans le cas présent, avec environ 10 fois la masse de la Terre, le trou noir en question aurait la taille d'un pamplemousse.
Il se trouve que l'espace n'est pas vide au-delà de l'orbite de Pluton car jusqu'à environ une année-lumière du Soleil, il serait un immense réservoir cométaire, celui postulé sous le nom de nuage de Oort afin d'expliquer l'apparition des comètes longues périodes.
Siraj et Loeb pensent que les rencontres rapprochées entre certaines de ces comètes et le trou noir qui se cache peut-être au loin du Soleil ne seraient pas rares, de sorte qu'elles seraient détruites par le trou noir, ce qui alimenterait un disque d'accrétion où la matière chauffée se mettrait à rayonner. On aurait donc l'équivalent d'une éruption de lumière transitoire mais difficile à observer avec la sensibilité des instruments actuels et littéralement aussi cachée comme une aiguille dans une botte de foin sur la voûte céleste.
Heureusement, le LSST (Large Synoptic Survey Telescope) aujourd'hui renommé Observatoire Vera-C.-Rubin (Vera C. Rubin Observatory) et qui sera l'un des télescopes les plus puissants du monde dans les années 2020, a précisément été conçu pour chasser ce type d'événement transitoire. Avec son miroir de 8,4 mètres de diamètre, il sera équipé de la plus puissante caméra numérique jamais réalisée, capable de photographier la totalité du ciel visible de l'hémisphère Sud en seulement trois nuits, en prenant une image de 9,6 degrés carrés, soit 47 fois la taille de la Pleine Lune, toutes les 20 secondes.
La détection d'un tel trou noir nous forcerait à revoir nos idées sur la nature de la matière noire.
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LE 15.07.2020: Actualité de l'astronomie / La Nasa veut percer les secrets de Vénus avec la sonde Veritas.
- Par dimitri1977
- Le 15/07/2020
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La Nasa veut percer les secrets de Vénus avec la sonde Veritas
Laurent Sacco
Journaliste
La Terre et Vénus sont des planètes « sœurs » et pourtant, elles ont évolué très différemment, l'une des deux étant devenue un enfer volcanique et dépourvue d'océans. La Nasa envisage une nouvelle mission à destination de Vénus pour tenter de mieux comprendre l'origine de ces différences et si des volcans font bel et bien encore des éruptions en ce moment même sur Vénus. Cette mission se nomme Veritas.
Le 4 mai 1989, la navette spatiale Atlantis lançait la sonde Magellan de la Nasa. Au bout de 462 jours, cet émissaire de la Noosphère se mit en orbite autour de la sœur de la Terre, la planète Vénus. Equipé d'un radar sophistiqué, cet artefact de l'humanité allait cartographier sa surface et révéler un monde profondément volcanique mais sans que l'on puisse savoir si le volcanisme était toujours actif. À vrai dire, on disposait déjà des aperçus de la surface de Vénus depuis les missions soviétiques Venera des années 1980 mais on ignorait encore beaucoup de choses en raison de l'épaisse couche nuageuse dérobant en permanence au regard cette surface.
La mission Magellan a pris fin en 1994. Elle a montré que la surface de Vénus avait un très faible taux de cratérisation, ce qui implique qu'elle est très jeune, avec un âge inférieur à 1 milliard d'années d'après les premières estimations. D'impressionnantes formations d'origine volcanique, comme des volcans boucliers, des pancakes en forme de crêpes et d'autres structures nommées corona et nova, la parsèment, ainsi que des structures géologiques suggérant des flots de lave très récents.
Il y a environ 10 ans, la sonde Venus Express de l'ESA, qui avait succédé à Magellan pour l'étude de Vénus, avait même révélé que le sommet de Idunn Mons, qui ressemble à un édifice volcanique, était anormalement chaud, laissant penser qu'il pouvait s'agir de coulées de lave encore en train de refroidir. Il y a quelques mois, la célèbre planétologue Rosaly Lopes, qui étudie les volcans du Système solaire au Jet Propulsion Laboratory, avait confirmé à Futura qu'il fallait prendre au sérieux les indications suggérant qu'en ce moment même des éruptions volcaniques pouvaient se produire sur Vénus.
Mais la seule façon d'être sûr que Vénus est toujours une planète vivante avec du volcanisme est d'y retourner avec une autre sonde. C'est bien ce qu'envisage de faire depuis quelques années la Nasa en se penchant sur la conception de la mission Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography & Spectroscopy : Veritas. Gérée par le mythique Jet Propulsion Laboratory, cette mission serait également l'œuvre de Lockheed Martin, l'Agence spatiale italienne, l'Agence spatiale allemande et l'Agence spatiale française. Ce n'est encore qu'un projet qui doit vraiment être sélectionné dans le cadre du programme Discovery de la Nasa avant d'être construit et de partir pour l'espace à l'horizon 2026.
Une vue d'artiste de la sonde Veritas étudiant la surface de Vénus à travers son épaisse atmosphère. © Nasa/JPL-Caltech
Gravimétrie, topographie et minéralogie au programme de Veritas
Veritas mènerait plusieurs types de recherche. Bien sûr, elle ferait à nouveau de la cartographie radar mais à un niveau de résolution plus élevé et elle s'occuperait aussi de la topographie du champ de gravité de Vénus. Les géophysiciens sur Terre se servent de ce type de mesure par gravimétrie pour remonter à la structure de l'intérieur de la Terre au point d'y mettre en évidence les courants de convection dans le manteau de la Planète bleue qui contribuent aux mouvements de la tectonique des plaques.
Il ne semble pas y avoir de tectonique des plaques sur Vénus et on aimerait bien comprendre pourquoi alors que sa taille et sa composition sont proches de celles de la Terre. L'absence, semble-t-il évidente, de plaques sur Vénus peut nous en apprendre plus sur l'enfance de la Terre, alors que justement la tectonique des plaques n'y avait pas encore commencé.
Veritas serait également équipé d'un spectromètre opérant dans le proche infrarouge qui devrait permettre d'obtenir de nouvelles données sur la composition des roches à la surface de Vénus et également mettre en évidence des sources de chaleur qui seraient clairement associées à des éruptions volcaniques.
Les données radars et spectrales en combinaison pourraient se montrer très bavardes. Ainsi, avec son radar, Veritas étudierait de vastes structures de déformation tectonique appelées des tesserae, du latin tessĕra signifiant « dé à jouer » et « tablette.
Découvrir la composition des tesserae
Les tesserae sont des régions fracturées et pliées dans plusieurs directions, ce qui leur donne un aspect carrelé. D'altitude moyenne, typiquement de 1.000 à 3.000 m ; elles apparaissent très brillantes sur les images radar de Magellan, contrairement aux plaines volcaniques qui apparaissent plutôt sombres.
Les tesserae constituent des sortes de plateaux qui peuvent être des analogues des continents de la Terre. Or une théorie dominante est que les continents de la Terre se sont formés lorsque des plaques océaniques primitives riches en fer ont subducté et fondu en présence d'eau, produisant d'énormes volumes de magma qui finiront par donner en surface de la croûte continentale moins riche en fer.
Pour déterminer si les tesserae de Vénus se sont formées d'une manière similaire aux continents de la Terre, Veritas constiturait les premières cartes globales de la composition de la surface de Vénus. Si leur composition ressemble à celle de la croûte continentale, nous obtiendrions également des informations sur le passé plus humide de Vénus car on suspecte qu'il y a au moins 715 millions d'années, elle était encore habitable, avec un ou des océans importants.
En étudiant Vénus avec Veritas, on pourrait donc non seulement mieux comprendre l'évolution passée de la Terre mais aussi les divers chemins que peuvent prendre des exoplanètes leur ressemblant. De nouveaux éléments viendraient ainsi nourrir la fameuse équation de Drake en exobiologie.
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LE 15.07.2020: Actualité de l'astronomie / Mars : quels sont les objectifs de la mission Hope qui décolle le 14 juillet.
- Par dimitri1977
- Le 15/07/2020
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Mars : quels sont les objectifs de la mission Hope qui décolle le 14 juillet
Rémy Decourt
Journaliste
Développée par le Centre spatial Mohammed Bin Rashid à Dubaï, en partenariat avec le Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'Université du Colorado, à Boulder, la sonde Hope sera lancée demain à destination de Mars. Première mission interplanétaire arabe, Hope a des objectifs inédits que nous explique François Forget, directeur de recherche CNRS au Laboratoire de météorologie dynamique de l'Institut Pierre-Simon-Laplace et membre de l'équipe scientifique de la mission.
Cet été, pas moins de trois missions seront lancées à destination de Mars. On aurait pu en compter quatre si le lancement du rover Rosalind Franklin de l'Agence spatiale (ExoMars) n'avait pas été reporté à 2022. La première sonde a quitté la Terre sera l'Émiratie Hope, lancée le 14 juillet depuis le centre spatial de Tanegashima au Japon, suivie de la Chinoise Tianwen le 23 juillet depuis le cosmodrome de Wenchang et enfin l'Américaine Perseverance qui sera lancée le 30 juillet depuis le Centre spatial Kennedy. Pour la Chine et les Émirats arabes unis, ce sera la première tentative de lancer une mission vers Mars.
La mission des Émirats arabes unis consiste à envoyer vers Mars, depuis le Japon, un orbiteur dédié à l'étude de la dynamique de l'atmosphère et du climat martien pendant au moins toute une année martienne (687 jours terrestres) de façon à observer les variations saisonnières, les nuages et tempêtes de poussières d'un mois sur l'autre et, si la mission est prolongée, d'une année sur l'autre. L'intérêt de cette mission est de voir comment le climat martien affecte l'atmosphère de la planète. Haute de 2,9 mètres pour un diamètre de 2,7 mètres, Hope (1.500 kilos) a été développée par le Centre spatial Mohammed Bin Rashid à Dubaï, en partenariat avec le Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'Université américaine du Colorado, à Boulder.
La sonde Hope dans la salle blanche du centre spatial Bin Rashid Space Centre, situé à Dubai. © MBRSC
Cette mission sera « inédite avec une vraie ambition scientifique », nous explique François Forget, directeur de recherche CNRS au Laboratoire de Météorologie Dynamique de l'Institut Pierre-Simon-Laplace et membre de l'équipe scientifique de la mission. Ce sera la première mission à fournir une vue « complète du système météorologique dans toutes les régions de la planète à tous les moments de la journée ». Une climatologie sans précédent et complémentaire de ce qui a déjà été fait autour de Mars.
Cette ambition est revendiquée par l'Agence spatiale des Émirats arabes unis qui ne voulait pas se contenter d'une mission de démonstration technologique à l'intérêt scientifique limité, comme cela a pu être le cas avec la mission Maangalyaan de l'Isro (Inde), lancée en novembre 2013.
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L'équipe scientifique émiratie de la mission est en grande majorité constituée de femmes
L'équipe scientifique de Hope a souhaité « réaliser une mission inédite de façon à faire progresser la connaissance de Mars en traitant des questions scientifiques en suspens ». Pour éviter de répéter ce qui a déjà été fait et donc se différencier des missions précédentes comme Mars Global Surveyor ou Mars Express par exemple, l'équipe a « choisi une orbite inédite » très différente des orbites habituellement utilisées par les sondes autour de Mars. Plutôt que d'évoluer sur des « orbites polaires ou héliosynchrones », Hope sera installée sur une « orbite elliptique avec un périgée de 20.000 kilomètres et un apogée à environ 43.000 kilomètres et inclinée à 25° par rapport à l'équateur ! ». Depuis cette position, Hope sera capable de sonder et cartographier l'atmosphère le plus systématiquement possible de la planète, ce qui lui permettra de « voir tout ce qui se passe chaque semaine, heure par heure, en tout point de la planète ».
Un étonnant nuage, long de plusieurs centaines de kilomètres. On attend de la mission Hope qu'elle observe la formation de ce type de nuage et son évolution. © ESA, DLR, FU Berlin
Hope en orbite géostationnaire au-dessus de Mars
Cette orbite a trois avantages. D'une part, elle permet de corriger les défauts des orbites polaires et héliosynchrones qui contraignent les sondes qui les utilisent à observer toujours à la même heure et les empêchent de voir la formation d'un certain nombre de phénomènes climatiques, notamment des nuages dont certains ont pu étonner les scientifiques, par leur forme et leur taille.
D'autre part, et c'est tout l'intérêt de la mission, elle permettra à la sonde d'être suffisamment loin de la planète pour « observer en permanence le disque martien dans sa totalité » et non plus par bandes, comme cela est le cas avec les missions précédentes. Le troisième intérêt de cette orbite (d'une durée de 55 heures) et que la sonde sera au « périgée de son orbite, trois fois par semaine et se situera à 20.000 km de la planète pendant environ une douzaine d'heures ». À cette distance, Hope sera en « orbite géostationnaire, positionnée au-dessus d'un même point pendant une douzaine d'heures » ! Une configuration inédite pour une mission qui va permettre « d'observer en direct la formation et l'évolution dans le temps de nombreux événements climatiques, dont les tempêtes martiennes qui peuvent recouvrir la totalité de la planète ».
Suivez le décollage en live sur Dubaï TV. © Dubaï TV
Hope sera également utilisée pour observer l'exosphère dont l'étude pourrait fournir des « données sur l'échappement de l'atmosphère dans l'espace et comprendre la disparition de l'eau liquide en surface, l'hydrogène et l'oxygène ». Les tempêtes martiennes, « dont on ne comprend pas bien les mécanismes de formation et pourquoi certaines deviennent globales », pourraient jouer un rôle en permettant à la vapeur d'eau de « monter dans les couches supérieures de l'atmosphère pour finalement s'échapper dans l'espace ». En observant simultanément la basse atmosphère, où se forment les tempêtes et l'exosphère, Hope pourrait trouver un lien de cause à effet.
Hope embarque trois instruments couramment utilisés autour de Mars. Néanmoins, en raison de la distance de la sonde à la planète, ils ont été adaptés pour zoomer sur la planète et la cartographier. On compte un instrument météo, un sondeur infrarouge thermique qui fournira des profils des températures, des mesures quantitatives de glace d'eau (nuage) et de la poussière. Le troisième instrument est un spectromètre UV qui pourra réaliser des images complètes de l'exosphère et du disque martien.
Toutes les données collectées par Hope seront mises gratuitement à la disposition de la communauté scientifique, sans embargo.
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LE 14.07.2020: Actualité de l'astronomie / Jupiter est en opposition, c'est la meilleure période pour l'observer !
- Par dimitri1977
- Le 14/07/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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Jupiter est en opposition, c'est la meilleure période pour l'observer !
Xavier Demeersman
Journaliste
Les curieux et les amateurs d'astronomie sont plutôt gâtés cet été : il y a désormais une belle comète brillante à observer le soir et une brochette de planètes sur le fil des constellations du zodiaque (traversée par l'écliptique).
Ce mardi 14 juillet, à 9 h 58 précisément, heure de Paris, Jupiter sera en opposition. Qu'est-ce que cela signifie ? Cela veut dire que la plus grosse planète du Système solaire est alignée avec la Terre et le Soleil. Et cela veut dire aussi qu'on peut l'admirer tout au long de la nuit, du coucher au lever du Soleil. Le meilleur moment étant quand l'« astre vagabond » (asteres planetes) est au plus haut dans le ciel, soit lorsqu'il passe le méridien (vers 1 h 45 du matin le 14 juillet).
#Jupiter from here at home on July 3rd. http://damianpeach.com/jup2020/2020-07-03-0054_5-RGBdp.jpg… First light for the new telescope. Jupiter 16deg above the horizon. The seeing was like i was observing the planet from the bottom of a swimming pool! Europa is off to the right emerging from transit.
L'inconvénient cette année est que Jupiter, et de même que Saturne, brille dans le Sagittaire, aussi nommé L'archer, une constellation qui ne s'élève guère très haut au-dessus de l'horizon (pour rappel, le Soleil est dans le Sagittaire lors du solstice d'hiver). Mais cela est plus gênant quand on l'observe avec un fort grossissement. Dans une paire de jumelles ou une lunette astronomique, on peut déjà bien profiter de la danse de ses lunes Io, Europe, Ganymède et Callisto, autour de l'astre massif. Et en grossissant un peu plus, on peut se régaler en admirant ses différentes ceintures nuageuses.
Le 14 juillet 2020, vers minuit, Jupiter est bien visible entre le sud-est et le sud, à droite de Saturne. Les deux planètes géantes brillent cet été au sein de la constellation du Sagittaire, en direction de laquelle se situe le centre de la Voie lactée. © SkySafari
Jupiter est actuellement à 619 millions de kilomètres de la Terre (4,1 UA). Quand vous la regardez, songez que vous la voyez en réalité avec plus de 35 minutes de retard.
Le 21 juillet, ce sera au tour de la belle Saturne d'être en opposition.
Jupiter photographiée par Hubble en 2019. © Nasa, ESA, Hubble
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LE 14.07.2020: Actualité de l'astronomie / Des astronomes ont découvert le premier noyau d'une planète mis à nu
- Par dimitri1977
- Le 14/07/2020
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Des astronomes ont découvert le premier noyau d'une planète mis à nu
Laurent Sacco
Journaliste
Des chercheurs des universités de Berne et de Warwick ont découvert et étudié pour la première fois le noyau dégagé d'une exoplanète géante. L'astre nouvellement identifié, TOI 849 b, fournit ainsi l'occasion inespérée d'observer l'intérieur d'une planète et d'apprendre quelque chose sur sa composition.
En cette première moitié du XXIe siècle, l'Humanité a déjà détecté plus de 4.200 exoplanètes grâce à des yeux, au sol ou sur orbite, comme le VLT, au Chili ou le défunt satellite Kepler. Sa quête se poursuit avec de nouveaux instruments comme le satellite Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite) et bientôt le Télescope géant européen (en anglais, Extremely Large Telescope ELT ; anciennement European Extremely Large Telescope ou E-ELT).
Nous commençons donc à disposer de statistiques quant à l'existence de planètes potentiellement habitables, bien que cette notion soit à manier avec précaution comme l'a expliqué à Futura l'astrophysicien Franck Selsis, de sorte que l'on commence à poser des contraintes sérieuses sur certains des paramètres de la fameuse équation de Drake en exobiologie, comme on l'a vu récemment. Cela permet également d'en poser sur les modèles cosmogoniques décrivant la formation des systèmes planétaires et leur évolution, finalement par contrecoup sur celle du Système solaire. La découverte de Jupiter chaudes a, par exemple, contribué à faire prendre au sérieux la notion de migration planétaire à la fin des années 1990. L'investigation de ce phénomène, qui semble très fréquent, est toujours en cours.
Mojo, pour Modeling the origin of jovian planets (modélisation de l'origine des planètes joviennes), est un projet de recherche qui a donné lieu à une série de vidéos présentant la théorie de l'origine du Système solaire et, en particulier, des géantes gazeuses. On y aborde aussi la question des migrations planétaires et l'origine des superterres. On les doit à deux spécialistes réputés, Alessandro Morbidelli et Sean Raymond. Traduction et sous-titrage en cliquant sur la roue dentée en bas, à droite, de la vidéo. © Laurence Honnorat
Même si bien des mystères subsistent, on dispose donc tout de même de modèles de plus en plus performants pour comprendre la naissance non seulement des planètes du Système solaire mais aussi de celle des autres systèmes planétaires. Il existe une excellente série de vidéos sur la cosmogonie des planètes où deux célèbres chercheurs nous exposent les grandes lignes de la connaissance actuelle de la formation planétaire. Voici ci-dessus la première vidéo de cette série, qui en compte 11, et qui se penche notamment sur l'origine des planètes géantes, qu'il s'agisse de géantes gazeuses similaires à Jupiter ou Saturne, de géantes de glaces comme Uranus et Neptune ou encore des superterres.
Des exoneptunes qui migrent, chauffent et s'évaporent en superterres ?
Parmi les zones d'ombre restantes, il y a un fait curieux que l'on a découvert il y a quelque temps déjà en dressant un tableau des populations des exoplanètes en fonction de leurs tailles et de leurs distances à leur étoile hôte. Ce tableau permet de prendre conscience de l'existence de l'énigme des Neptunes chaudes manquantes.
Ce graphique représente les exoplanètes en fonction de leur taille et de la distance qui les séparent de leur étoile. Chaque point représente une exoplanète. Les planètes de la taille de Jupiter (situées en haut du graphique) et les planètes de la taille de la Terre et les superterres (en bas) se trouvent à toutes les distances de leur étoile. Mais les planètes de la taille de Neptune sont rares près de leur étoile. Ce désert de Neptunes chaudes (Hot Neptune Desert) montre que de tels mondes extraterrestres sont rares ou bien, ils étaient abondants à une époque, mais ont depuis disparu (un mile vaut environ 1,6 km). © Nasa, ESA and A. Feild (STScI)
En effet, on voit très bien, sur le diagramme ci-dessus, qu'il existe une région mystérieusement dépeuplée indiquant un faible nombre d'exoplanètes de la taille de Neptune qui auraient migré loin de leur lieu de formation, nécessairement au-delà de la fameuse ligne des glaces qui marque la séparation entre les planètes telluriques et les planètes géantes (celles-ci ne pouvant se former qu'au-delà de la ligne des glaces), pour se retrouver très proches de leur soleil. Concrètement, à part des exoterres, on ne trouvait, à de pareilles distances, que des Jupiters ou des superterres chaudes.
Pour expliquer ce phénomène curieux, on peut faire intervenir une inhibition de la formation des exoneptunes ou de leur migration et ce, d'autant plus que l'on observe bien l'existence de Jupiters chaudes. D'une certaine façon, les Neptunes chaudes devaient avoir disparu, mais par quel mécanisme ?
Les modèles de formation des géantes gazeuses ou de glaces permettent de penser qu'elles peuvent contenir initialement un noyau rocheux important, suffisamment parfois d'ailleurs pour être de la taille et de la masse d'une superterre, c'est-à-dire moins de 10 masses terrestres et d'un rayon inférieur à deux fois celui de notre Planète environ, mais supérieur à 1,25 fois celui de la Terre (il existe quelques variations dans la littérature à ce sujet). Il était donc imaginable que, suite à leur migration, et donc suffisamment proches d'une jeune étoile ayant un rayonnement particulièrement érosif pour leur atmosphère déjà particulièrement chauffée, les exoneptunes pouvaient perdre de la masse et s'évaporer jusqu'à se transformer en superterres. Une partie de la population observée serait donc simplement les restes des Neptunes chaudes perdues.
Les astrophysiciens d'une équipe internationale sont peut-être précisément devant un exemple de ce scénario et ses variantes, comme ils l'expliquent dans un article paru dans le journal Nature et dont on peut trouver une première version en accès libre sur arXiv.
Le premier cœur d'exoplanète géante mis à nu observé ?
Il concerne une exoplanète initialement découverte par la méthode des transits avec le satellite Tess, qui a fourni son rayon, et dont l'existence a été confirmée et la masse déterminée en utilisant la méthode des vitesses radiales avec le spectrographe Harps du VLT de l'ESO, au célèbre observatoire de La Silla au Chili (voir la première vidéo en introduction de cet article exposant ces méthodes).
TOI-849b, c'est son nom, est une exoplanète en orbite autour d'une étoile de type solaire à environ 730 années-lumière de la Terre. Sa température de surface est élevée, environ 1.500 °C, car elle boucle son orbite autour de son soleil en seulement 18 heures. Avec un rayon de 3,4 rayons terrestres et une masse environ 40 fois plus importante que celle de notre Planète bleue, il est clair que TOI 849 b est un astre particulièrement dense qui doit être formé principalement de fer, de roches silicatées et d'eau, mais de seulement très peu d'hydrogène et d'hélium. Ce n'est donc pas une Neptune chaude.
L'équipe dirigée par David Armstrong, du Département de physique de l'université de Warwick, et Christoph Mordasini, de l'Institut de physique de l'université de Berne qui, lui, a dirigé l'interprétation théorique de la découverte, pensent que l'on est devant un splendide exemple d'un noyau d'exoplanète géante mis à nu dans le cas de TOI 849 b. Sa proximité relative au Système solaire en fait donc un objet de choix pour en apprendre plus sur ces noyaux et serait en fait le premier exemple clair de noyau exposé d'exoplanète connu à ce jour.
Dans le cas présent, deux hypothèses s'affrontent pour rendre compte de cette opportunité mise à disposition des planétologues cherchant à mieux comprendre ces astres et plus généralement la formation des exoplanètes géantes.
TOI 849 b, dont la taille est celle de Neptune, pourrait être un noyau similaire à celui existant à l'intérieur de Jupiter. Mais le processus d'emballement qui aurait normalement conduit ce noyau à s'entourer d'une vaste enveloppe d'hydrogène et d'hélium par effondrement gravitationnel brusque dans le disque protoplanétaire encore riche en gaz au début de la formation planétaire, ne se serait pas produit, quelles qu'en soient les raisons, et l'exoplanète aurait ensuite migré vers son étoile.
À l’université de Berne, le « modèle bernois de la naissance et du développement des planètes » est constamment développé depuis 2003. Le modèle réunit les connaissances de divers processus se déroulant lors de la naissance et du développement des planètes. Christoph Mordasini, dans cette vidéo, est un des chercheurs qui travaillent à Berne sur ce modèle. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Universität Bern
C'est ce qu'explique Christoph Mordasini dans un communiqué de l'université de Berne : « Une fois que le noyau de la géante gazeuse s'est formé, quelque chose de très inhabituel se serait produit et il n'a jamais formé une atmosphère massive comme c'est le cas d'ordinaire. Cela aurait pu se produire s'il y avait une lacune dans le disque de poussière et de gaz à partir duquel la planète s'est formée en raison d'une interaction gravitationnelle avec la planète, ou si le disque était à court de matériau au moment même où l'accumulation de gaz s'enclenche normalement. »
L'autre hypothèse, c'est que TOI-849 b était bien initialement une géante avec une enveloppe de gaz conséquente mais qu'une collision avec un exoplanète a conduit cette enveloppe à une température suffisamment élevée pour provoquer son évaporation. Cette évaporation par chauffage et photo-ionisation aurait aussi pu se produire suite à la migration trop proche de l'étoile hôte de l'exoplanète.
Laissons le mot de la fin à David Armstrong : « C'est une première, nous disant que des planètes comme celle-ci existent et peuvent être trouvées. Nous avons l'opportunité de regarder le cœur d'une planète d'une manière que nous ne pouvons pas faire dans notre propre Système solaire. Il y a encore de grandes questions ouvertes sur la nature du noyau de Jupiter, par exemple, alors des exoplanètes étranges et inhabituelles, comme celle-ci, nous donnent une fenêtre sur la formation de planètes que nous n'avons pas d'autres moyens d'explorer. Bien que nous ne disposions pas encore d'informations sur sa composition chimique, nous pouvons l'étudier avec d'autres télescopes. Parce que TOI 849 b est si proche de l'étoile, toute atmosphère restante autour de la planète doit être constamment reconstituée à partir du noyau. Donc, si nous pouvons mesurer cette atmosphère, nous pourrons avoir un aperçu de la composition du noyau lui-même. »
Chemin évolutif potentiel de TOI 849 b : la ligne rouge montre le chemin évolutif d'une planète simulée qui a finalement des propriétés similaires à la vraie planète TOI 849 b. Le chemin est indiqué par la variation de son demi-grand axe en unités astronomiques (UA), c'est-à-dire la distance de l'étoile sur l'axe des x, et par la variation de celui de son rayon en unité de rayons joviens sur l'axe des y. Les autres points bleu-rouge montrent d'autres planètes prédites par le Modèle de Berne. La Terre et Jupiter sont montrés à leurs positions pour comparaison. La planète commence comme petit embryon planétaire au temps initial t=0 année à environ 6 UA. Au cours des 1 million d'années qui suivent, la protoplanète croît en masse, ce qui augmente son rayon. Pendant cette phase, le rayon de planète est encore maintenu très grand, parce que la planète se trouve encore dans son disque de gaz qui l'alimente. L'augmentation de la masse de la planète cause sa migration vers l'intérieur, vers son étoile mère. Cela réduit son rayon. Après 3,5 millions d'années, la planète arrive au bord interne du disque. Là, elle subit un impact géant avec une autre protoplanète dans son système planétaire. L'énergie et la chaleur énorme libérée par l'impact causent une forte inflation de l'enveloppe de gaz et ultérieurement la dissipation de l'enveloppe. La perte du gaz réduit de nouveau le rayon, et un noyau mis à nu se forme. Au cours de milliards d'années qui suivent, le noyau se rapproche encore plus de son étoile en raison des effets de marée. La planète modélisée a un rayon, une masse, et un demi-grand axe qui ressemblent beaucoup à la vraie TOI-849b, qui est représentée par un symbole noir et jaune. Finalement, après 9,5 milliards d'années, la planète tombe dans son étoile mère. © Université de Berne
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