Dans la constellation des Poissons, Jupiter chaud se trouve à 640 années-lumière de la Terre.
La géante gazeuse WASP-76b orbite autour de son étoile sur une orbite vertigineuse de seulement 1,8 jour et à des températures dépassant 2400 degrés Celsius – suffisamment chaudes pour vaporiser le fer.
Mais lorsque le jour se transforme en nuit, la température baisse assez rapidement pour que la vapeur de fer se condense à nouveau en un liquide brûlant, qui s'écoule ensuite à l'intérieur de la planète.
«On peut dire qu'il pleut sur cette planète le soir, des pluies de fer», a déclaré l'astrophysicien David Ehrenreich de l'Université de Genève en Suisse.
La planète WASP-76b, qui a été annoncée en 2016, est un type de planète connu sous le nom de Jupiter chaud. Il est légèrement inférieur à la masse de Jupiter, mais plus gonflé et «pelucheux», environ 1,8 fois la taille de Jupiter.
Il est situé à 5 millions de kilomètres de son étoile, qui est plus grande et plus chaude que notre Soleil – 1,5 fois la masse du Soleil, 1,8 fois plus chaude, avec une température d'environ 6055 degrés (le Soleil est de 5504 Celsius).
Ainsi, la planète est non seulement soumise à un rayonnement brûlant, des milliers de fois plus élevé que le rayonnement de la Terre du Soleil, mais également lié à la marée. C'est à ce moment qu'un côté d'un corps en orbite fait toujours face à l'objet autour duquel il tourne – pour un exemple proche, la Lune est liée par marée à la Terre.
Dans le cas du WASP-76b, cela signifie qu'un côté est dans le jour éternel et l'autre dans la nuit éternelle, avec une différence de température significative entre eux. Côté jour, 2400 degrés Celsius et côté nuit, environ 1500 degrés Celsius.
Ce n'est pas l'exoplanète la plus chaude jamais découverte – cette corona est portée par KELT-9b, une exoplanète si chaude qu'elle s'évapore littéralement – mais elle est certainement à plus grande échelle.
Les simulations suggèrent que sur des planètes comme WASP-76b, des différences de température extrêmes entre les deux côtés devraient provoquer des vents forts. Ceci et la rotation de la planète devraient pousser la vapeur de fer autour de la planète, et les atomes du côté jour devraient se recombiner en molécules du côté nuit.
Cependant, aucune preuve à l'appui de cette attente – comme un gradient chimique – n'a été obtenue. Ehrenreich et son équipe ont donc décidé de regarder de plus près. Plus précisément, ils voulaient étudier les terminateurs – les lignes entre la nuit et le jour – pour voir s'ils affichaient une chimie asymétrique. Cela confirmerait également la théorie de la pluie métallique.
Ils ont utilisé la spectroscopie hautement dispersée pour analyser la lumière autour du bord de la planète, à la recherche de signatures dans le spectre indiquant que l'élément bloque une partie de la lumière. Et ils les ont trouvés. Sur le terminateur du soir – la frontière où le jour se transforme en nuit – ils ont trouvé une forte signature de vapeur de fer.
Sur le terminateur du matin – la frontière où la nuit se transforme en jour – cette signature manquait. C'est une preuve assez solide pour soutenir la pluie de fer, car le fer liquide est le condensat ferreux à haute température le plus stable.
«Les observations montrent que l'atmosphère du côté chaud du WASP-76b contient beaucoup de vapeur de fer», explique l'astrophysicienne Maria Rosa Zapatero Osorio du Centre d'astrobiologie en Espagne.
Une partie de ce fer est injectée du côté nuit par la rotation de la planète et les vents atmosphériques. Là, le fer rencontre un environnement beaucoup plus frais, se condense et la pluie tombe.
Ensuite, comme le fer est sorti de la haute atmosphère, il n'apparaît pas sous forme de vapeur sur le terminateur du matin.
Maintenant que les observations de l'équipe ont donné des résultats, il pourrait être possible de faire des observations similaires d'autres Jupiters chauds, à la recherche de signes de pluie métallique. Et, bien sûr, tout le monde a de grands espoirs sur la capacité du télescope spatial James Webb de haute technologie à scruter l'atmosphère de diverses exoplanètes. Le télescope devrait commencer à fonctionner l'année prochaine.
Les astronomes ont déjà découvert des exoplanètes avec des nuages de corindon – la pierre angulaire des rubis et des saphirs – et d'autres qui ont des nuages de fer. Nous avons hâte de voir quel autre temps existe dans l'univers.
L'étude a été publiée dans la revue Nature.
Sources: Photo: ESO / M. Kornmesser
