En utilisant le spectromètre infrarouge à réseau d’immersion (IGRINS) du télescope Gemini South de l’Observatoire international Gemini, les astronomes ont directement mesuré la composition atmosphérique de WASP-189b et ont découvert qu’elle faisait écho à la composition élémentaire de son étoile hôte, offrant la preuve la plus claire à ce jour que les planètes héritent de leur identité chimique des disques qui les ont formées.
WASP-189 est une étoile de type A vieille de 730 millions d’années située à 322 années-lumière dans la constellation de la Balance.
Également connue sous le nom de HD 133112, l’étoile est plus grande et plus chaude de 2 000 degrés Celsius que le Soleil.
Découverte pour la première fois en 2018, WASP-189b est une géante gazeuse en transit d’environ 1,6 fois le rayon de Jupiter.
La planète est située environ 20 fois plus près de l’étoile que la Terre du Soleil et effectue une orbite complète en seulement 2,7 jours.
« Les Jupiters ultra-chauds ont des températures suffisamment élevées pour vaporiser des éléments formant des roches comme le magnésium, le silicium et le fer, offrant une rare opportunité de voir ces éléments en utilisant la spectroscopie – la technique qui consiste à diviser la lumière en longueurs d’onde de ses composants pour identifier la présence de produits chimiques », ont déclaré Jorge Antonio Sanchez, étudiant diplômé de l’Arizona State University, et ses collègues.
À l’aide de l’instrument IGRINS, les astronomes ont obtenu des spectres d’émission thermique à haute résolution de WASP-189b.
Ils ont détecté du fer neutre, du magnésium, du silicium, de l’eau, du monoxyde de carbone et de l’hydroxyle dans l’atmosphère de l’exoplanète.
« Les données de l’IGRINS révèlent que WASP-189b partage le même rapport magnésium/silicium que son étoile hôte », ont-ils déclaré.
« Cette découverte fournit la première preuve observationnelle d’une hypothèse largement adoptée sur la formation des planètes et ouvre une nouvelle voie pour comprendre comment les exoplanètes se forment et évoluent. »
On pense que les planètes géantes chaudes comme WASP-189b possèdent une couche externe de gaz dont la composition chimique est influencée par le disque de matériau dans lequel elles se sont formées, appelés disques protoplanétaires.
Et les chercheurs supposent que le rapport des éléments rocheux dans un disque protoplanétaire correspond à celui de l’étoile hôte, puisque les deux sont nés du même nuage de matière primordial.
Ce lien chimique déduit entre une étoile et les planètes qui se forment autour d’elle est couramment utilisé pour modéliser la composition des exoplanètes rocheuses.
Ce lien était auparavant basé sur des mesures au sein de notre système solaire, et jusqu’à présent, il n’avait pas été observé directement sur d’autres planètes.
« WASP-189b nous donne un point d’ancrage observationnel indispensable dans notre compréhension de la formation des planètes terrestres, car il offre une quantité mesurable qui valide la ressemblance présumée de la composition stellaire et la proportion de matière rocheuse autour des étoiles hôtes utilisée pour former les planètes », a déclaré Sanchez.
« Notre étude démontre la capacité des spectrographes au sol à haute résolution à contraindre des espèces critiques comme le magnésium et le silicium, qui sont deux éléments constitutifs à partir desquels se forment les planètes rocheuses », a ajouté le Dr Michael Line, astronome à l’Arizona State University.
« Cette capacité avancée ouvre une toute nouvelle dimension dans notre étude des atmosphères des exoplanètes. »
