Astronomie

La pluie de fer pourrait-elle perturber le WASP76b bloqué par les marées ?

La pluie de fer pourrait-elle perturber le WASP76b bloqué par les marées ?

La planète de masse Jupiter WASP76b orbite autour de son étoile 1,5*Sunmass à 0,03 UA et est verrouillé en raison de la marée. La face jour chauffe à 2400C ce qui vaporise les métaux, dont le fer observé dans son atmosphère. Le côté nuit doux n'est que de 1500C provoquant des vents féroces qui transportent la vapeur de fer du côté chaud au côté froid. Là, il se condense, tombant sous forme de pluie.

Cette redistribution de masse pourrait-elle changer la façon dont la planète fait face à son étoile, et qu'est-ce qui pourrait y arriver ? Par exemple, si les vents soufflaient dans une seule direction (je ne sais pas pourquoi cela se produirait), cela pourrait-il agir comme une petite vrille que les forces de verrouillage des marées pourraient essayer de neutraliser ?

C'est une question de réfugiés de l'exploration spatiale.


La chose importante à garder à l'esprit est que WASP-76b est une géante gazeuse (au moment de la rédaction, la NASA Exoplanet Archive donne des valeurs de 0,92 masses de Jupiter et de 1,83 rayons de Jupiter, donc cette planète est beaucoup moins dense que Jupiter) : il n'y a pas de surface solide sur laquelle le fer peut s'accumuler. Au lieu de cela, ce qui se passerait, c'est que le fer pleuvrait jusqu'à ce qu'il atteigne des profondeurs auxquelles les températures sont suffisamment élevées pour qu'il se vaporise à nouveau. Cela lui permettrait ensuite d'être ramené au jour sous forme de vapeur de fer. Une fois de retour du côté jour de la planète, l'augmentation de la température lui permettrait de remonter à des altitudes plus élevées, où les vents le ramèneraient ensuite du côté nuit dans un "cycle de fer".

La superrotation devrait être une caractéristique générale des atmosphères chaudes de Jupiter, bien que la détection de déplacements vers l'ouest de points chauds sur des planètes comme CoRoT-2b suggère que les choses puissent être plus complexes : voir par exemple Debras et al. (2019) "Accélération de la superrotation dans les atmosphères chaudes simulées de Jupiter" pour une discussion sur la façon dont cela pourrait se produire.

Il y a aussi la question de la soi-disant "marée thermique", où le chauffage atmosphérique affecte la rotation. On pense que cet effet est responsable du fait que Vénus évite le blocage des marées. Sur une géante gazeuse, il n'y a pas de surface solide à laquelle l'atmosphère peut se coupler, mais dans certains cas, cet effet peut contribuer à ce qu'au moins la zone radiative externe de la planète soit en rotation non synchrone, voir Auclair-Desrotour & Leconte ( 2018) "Marées thermiques semi-diurnes dans les Jupiters chauds en rotation asynchrone" pour plus de détails.


Le VLT espionne une pluie de fer sur l'exoplanète ultra chaude WASP-76b

WASP-76b, une exoplanète géante gazeuse située à quelque 640 années-lumière dans la constellation des Poissons, a un côté jour où les températures grimpent au-dessus de 2 400 degrés Celsius (4 352 degrés Fahrenheit), suffisamment élevées pour vaporiser les métaux. le côté nuit plus frais où il se condense en gouttelettes de fer.

Cette illustration montre une vue nocturne de l'exoplanète WASP-76b. À gauche de l'image, nous voyons la frontière du soir de l'exoplanète, où elle passe du jour à la nuit. Crédit image : M. Kornmesser / ESO.

WASP-76b est verrouillé par la marée sur son étoile. Il faut autant de temps pour tourner autour de son axe que pour faire le tour de l'étoile.

De son côté, la planète reçoit des milliers de fois plus de rayonnement de son étoile mère que la Terre n'en reçoit du Soleil. Il fait si chaud que les molécules se séparent en atomes et que des métaux comme le fer s'évaporent dans l'atmosphère.

La différence de température extrême entre les côtés jour et nuit entraîne des vents vigoureux qui amènent la vapeur de fer du côté jour ultra chaud au côté nuit plus frais, où les températures baissent jusqu'à environ 1 500 degrés Celsius (2 732 degrés Fahrenheit).

Non seulement le WASP-76b a des températures jour-nuit différentes, mais il a également une chimie jour-nuit distincte.

"On pourrait dire que cette planète pleut le soir, sauf qu'il pleut du fer", a déclaré le professeur David Ehrenreich, astronome à l'Université de Genève.

"Ce phénomène étrange se produit parce que la planète de la pluie de fer ne montre jamais qu'un seul visage, son côté jour, à son étoile mère, son côté nuit plus frais restant dans l'obscurité perpétuelle."

Le professeur Ehrenreich et ses collègues ont utilisé l'instrument ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO pour identifier les variations chimiques du WASP-76b.

Ils ont détecté une forte signature de vapeur de fer à la frontière du soir qui sépare le côté jour de la planète de son côté nuit.

« Étonnamment, cependant, nous ne voyons pas la vapeur de fer le matin. La raison en est qu'il pleut du fer du côté nocturne de cette exoplanète extrême », a déclaré le professeur Ehrenreich.

"Les observations montrent que la vapeur de fer est abondante dans l'atmosphère du côté chaud du WASP-76b", a déclaré la chef de l'équipe ESPRESSO, le Dr María Rosa Zapatero Osorio, astrophysicienne au Centre d'astrobiologie, en Espagne.

« Une fraction de ce fer est injectée du côté nuit en raison de la rotation de la planète et des vents atmosphériques. Là, le fer rencontre des environnements beaucoup plus frais, se condense et pleut.

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.

D. Ehrenreich et al. Condensation nocturne du fer dans une exoplanète géante ultrachaude. Nature, publié en ligne le 11 mars 2020 doi: 10.1038/s41586-020-2107-1


Réponses et réponses

Si cela est vrai, il devrait y avoir un anneau de fer délimitant la frontière entre la lumière du jour et le côté obscur. Cette pluie frapperait le sol sous la forme d'une combinaison de brouillard, de bruine et peut-être de pluie « verglaçante ».

Je me demande ce que les brumes de fer finement divisées dégagent de l'atmosphère. Quelle atmosphère gazeuse pourrait survivre à un contact prolongé avec du fer à 2400 C ? Peut-être que l'atmosphère, si elle existe encore, est composée presque entièrement de gaz nobles ?

Cette source dit 120 parsecs : http://exoplanet.eu/catalog/wasp-34_b/
Celui-ci dit 450 parsecs : http://www.openexoplanetcatalogue.com/planet/WASP-36 b/
Et le beeb dit en effet 640 années-lumière, ce qui représente environ 200 parsecs.

Le papier annonçant la découverte de l'étoile semble être celui-ci : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-6256/143/4/81/meta. Il est indiqué (tableau 3) que la distance est de (450##pm##120) parsecs. Peut-être que des articles plus récents ont révisé cela, mais il semble que 450 parsecs soient le bon nombre, bien qu'avec important barres d'erreur.

N'y a-t-il pas trois planètes (ou systèmes) différentes ?

et celui dont l'article parle en fait

par coïncidence avec la même distance que WASP-34 (les chiffres sur les sites semblent concorder avec les publications les annonçant, aucune idée d'où viennent les 640 pc).

Si cela est vrai, il devrait y avoir un anneau de fer délimitant la frontière entre la lumière du jour et le côté obscur. Cette pluie frapperait le sol sous la forme d'une combinaison de brouillard, de bruine et peut-être de pluie « verglaçante ».

Je me demande ce que les brumes de fer finement divisées dégagent de l'atmosphère. Quelle atmosphère gazeuse pourrait survivre à un contact prolongé avec du fer à 2400 C ? Peut-être que l'atmosphère, si elle existe encore, est composée presque entièrement de gaz nobles ?


Rencontrez l'exoplanète géante où il pleut du fer

Les scientifiques ont trouvé des preuves de pluie sur une exoplanète. Mais ne soyez pas trop excité par la perspective de la vie sur ce monde, car, au lieu d'eau, les précipitations se composent de gouttelettes de vapeur extrêmement chaudes de le fer.

Des chercheurs de l'Université de Genève en Suisse ont annoncé ces nouvelles découvertes le 11 mars 2020. Elles ont également été publiées dans un article à comité de lecture dans la revue Nature le 11 mars.

La planète géante, appelée WASP-76b, se trouve à environ 640 années-lumière dans la constellation des Poissons. (La distance est basée sur des données plus récentes, comme indiqué dans le communiqué de presse précédemment, la distance était de 390 années-lumière). Comme elle reçoit des milliers de fois plus de rayonnement solaire que la Terre, la planète est extrêmement chaude, avec des températures atteignant 4 350 degrés Fahrenheit (2 400 degrés Celsius) du côté diurne. La planète est également verrouillée par les marées, elle garde une face à son étoile, tout comme notre lune a toujours une face tournée vers la Terre.

Les températures sur la planète WASP-76b sont caniculaires, suffisamment élevées pour que les métaux se vaporisent. Les molécules peuvent être séparées en leurs atomes individuels, et les métaux comme le fer peuvent littéralement s'évaporer. Comme David Ehrenreich de l'Université de Genève, qui a dirigé l'étude, l'a déclaré dans un communiqué :

On pourrait dire que cette planète pleut le soir, sauf qu'il pleut du fer.

Un autre concept d'artiste de l'exoplanète WASP-76b, montrant une vue nocturne de la surface. Cet exomonde géant a un côté jour permanent où les températures montent au-dessus de 4 350 degrés Fahrenheit (2 400 degrés Celsius), suffisamment élevées pour vaporiser des métaux comme le fer. Les vents forts transportent la vapeur de fer vers le côté nuit plus frais où elle se condense en gouttelettes de fer. Sur la gauche de l'image, nous voyons la frontière du soir de l'exoplanète, où elle passe du jour à la nuit. Image via ESO/ M. Kornmesser.

Le côté nuit de la planète est plus frais - environ 2 730 degrés Fahrenheit (1 500 degrés Celsius) - et les vents transportent la vapeur de fer du côté jour vers le côté nuit.

Les côtés jour et nuit sont différents non seulement en fonction de la température, mais aussi de la chimie. Les scientifiques ont utilisé l'instrument ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO dans le désert chilien d'Atacama pour mesurer les variations chimiques entre le côté jour et le côté nuit. De la vapeur de fer a été détectée à la frontière du soir entre le côté jour et le côté nuit. Les chercheurs pensent que le fer se condense en nuages ​​lorsqu'il atteint le côté nocturne le plus sombre et le plus frais de la planète. Il pleut alors littéralement du fer liquide du côté nuit. Selon Ehrenreich :

Étonnamment, cependant, nous ne voyons pas la vapeur de fer le matin. Il pleut du fer sur la face nocturne de cette exoplanète extrême.

La taille de WASP-76b par rapport à Jupiter (conception de l'artiste). Image via le catalogue NASA/ ESA/ E. Simon/ Extrasolar Planet’s.

Comme l'a également noté María Rosa Zapatero Osorio, astrophysicienne au Centre d'astrobiologie de Madrid, en Espagne :

Les observations montrent que la vapeur de fer est abondante dans l'atmosphère du côté chaud de WASP-76b. Une fraction de ce fer est injectée du côté nuit en raison de la rotation de la planète et des vents atmosphériques. Là, le fer rencontre des environnements beaucoup plus frais, se condense et pleut.

Le signal d'absorption, attribué au fer neutre, est décalé vers le bleu de -11±0,7 km s-1 sur le limbe arrière, ce qui peut s'expliquer par une combinaison de rotation planétaire et de vent soufflant du côté chaud du jour. En revanche, aucun signal ne provient du côté nuit près du terminateur du matin, montrant que le fer atomique n'y absorbe pas la lumière des étoiles. Le fer doit donc se condenser au cours de son voyage à travers la nuit.

Le Spectrographe Echelle pour les observations spectroscopiques des exoplanètes rocheuses et stables (ESPRESSO), installé sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO au Chili. Image via Denis Mégevand/ Université de Genève/ ESO.

Il présente probablement l'un des climats planétaires les plus extrêmes que nous ayons jamais vus.

Ces résultats proviennent des premières observations scientifiques effectuées par ESPRESSO en septembre 2018. Sa mission principale est de rechercher des étoiles semblables à la Terre en orbite autour d'étoiles semblables au soleil. Mais les scientifiques réalisent maintenant qu'ils peuvent également l'utiliser pour étudier l'atmosphère d'autres exoplanètes. Selon Pedro Figueira, scientifique des instruments ESPRESSO à l'ESO au Chili :

Nous nous sommes vite rendu compte que le remarquable pouvoir de collecte du VLT et l'extrême stabilité d'ESPRESSO en faisaient une machine de choix pour étudier les atmosphères des exoplanètes.

Ce que nous avons maintenant, c'est une toute nouvelle façon de tracer le climat des exoplanètes les plus extrêmes.

David Ehrenreich de l'Université de Genève, auteur principal de la nouvelle étude. Image via l'Université de Genève.

La découverte de WASP-76b a été annoncée en 2013 et il s'agit d'une exoplanète chaude de type Jupiter, qui sont des planètes géantes gazeuses comme Jupiter qui orbitent très près de leurs étoiles. Il faut moins de deux jours terrestres à WASP-76b pour orbiter autour de son étoile.

Ces découvertes donnent un aperçu de la façon dont les exoplanètes exotiques peuvent être, parfois comme rien dans notre propre système solaire. Les résultats aideront également les scientifiques à mieux comprendre des mondes comme les Jupiters chauds, y compris comment ils se sont formés et ont évolué, et en quoi ils diffèrent des géantes gazeuses de notre système solaire.

Bottom line: Les scientifiques ont trouvé des preuves de pluie de fer chaud sur l'exoplanète géante WASP-76b.


Le Very Large Telescope observe une exoplanète où il pleut du fer

Cette illustration montre une vue nocturne de l'exoplanète WASP-76b. L'exoplanète géante ultra-chaude a un côté jour où les températures grimpent au-dessus de 2400 degrés Celsius, suffisamment élevées pour vaporiser les métaux. Les vents forts transportent la vapeur de fer vers le côté nuit plus frais où elle se condense en gouttelettes de fer. À gauche de l'image, nous voyons la frontière du soir de l'exoplanète, où elle passe du jour à la nuit. Crédit : ESO/M. Kornmesser

Des chercheurs utilisant le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO ont observé une planète extrême où ils soupçonnent qu'il pleut du fer. L'exoplanète géante ultra-chaude a un côté jour où les températures grimpent au-dessus de 2400 degrés Celsius, suffisamment élevées pour vaporiser les métaux. Les vents forts transportent la vapeur de fer vers le côté nuit plus frais où elle se condense en gouttelettes de fer.

"On pourrait dire que cette planète pleut le soir, sauf qu'il pleut du fer", explique David Ehrenreich, professeur à l'Université de Genève en Suisse. Il a dirigé une étude, publiée aujourd'hui dans la revue Nature, de cette exoplanète exotique. Connu sous le nom de WASP-76b, il est situé à quelque 640 années-lumière dans la constellation des Poissons.

Ce phénomène étrange se produit parce que la planète "pluie de fer" ne montre jamais qu'un seul visage, son côté jour, à son étoile mère, son côté nuit plus frais restant dans l'obscurité perpétuelle. Comme la Lune sur son orbite autour de la Terre, WASP-76b est « bloquée en marée » : elle met autant de temps à tourner autour de son axe qu'à faire le tour de l'étoile.

De son côté, elle reçoit des milliers de fois plus de rayonnement de son étoile mère que la Terre n'en reçoit du Soleil. Il fait si chaud que les molécules se séparent en atomes et que des métaux comme le fer s'évaporent dans l'atmosphère. La différence de température extrême entre les côtés jour et nuit entraîne des vents vigoureux qui amènent la vapeur de fer du côté jour ultra-chaud vers le côté nuit plus frais, où les températures baissent jusqu'à environ 1500 degrés Celsius.

Selon la nouvelle étude, non seulement WASP-76b a des températures jour-nuit différentes, mais il a également une chimie jour-nuit distincte. À l'aide du nouvel instrument ESPRESSO du VLT de l'ESO dans le désert chilien d'Atacama, les astronomes ont identifié pour la première fois des variations chimiques sur une planète géante gazeuse ultra-chaude. Ils ont détecté une forte signature de vapeur de fer à la frontière du soir qui sépare le côté jour de la planète de son côté nuit. "Étonnamment, cependant, nous ne voyons pas la vapeur de fer le matin", explique Ehrenreich. La raison, dit-il, est qu'"il pleut du fer du côté nocturne de cette exoplanète extrême".

"Les observations montrent que la vapeur de fer est abondante dans l'atmosphère du côté chaud du WASP-76b", ajoute María Rosa Zapatero Osorio, astrophysicienne au Centre d'astrobiologie de Madrid, en Espagne, et présidente de l'équipe scientifique ESPRESSO. "Une fraction de ce fer est injectée du côté nuit en raison de la rotation de la planète et des vents atmosphériques. Là, le fer rencontre des environnements beaucoup plus frais, se condense et pleut."

Ce résultat a été obtenu dès les toutes premières observations scientifiques réalisées avec ESPRESSO, en septembre 2018, par le consortium scientifique qui a construit l'instrument : une équipe du Portugal, d'Italie, de Suisse, d'Espagne et de l'ESO.

ESPRESSO, le spectrographe Echelle pour les exoplanètes rocheuses et les observations spectroscopiques stables, a été conçu à l'origine pour rechercher des planètes semblables à la Terre autour d'étoiles semblables au Soleil. Cependant, il s'est avéré être beaucoup plus polyvalent. « Nous nous sommes vite rendu compte que le remarquable pouvoir de collecte du VLT et l'extrême stabilité d'ESPRESSO en faisaient une machine de choix pour étudier les atmosphères des exoplanètes », explique Pedro Figueira, spécialiste des instruments ESPRESSO à l'ESO au Chili.

"Ce que nous avons maintenant, c'est une toute nouvelle façon de tracer le climat des exoplanètes les plus extrêmes", conclut Ehrenreich.


2 400 degrés et il pleut du fer - c'est juste un autre jour sur WASP-76b

Les astronomes ont peut-être découvert un monde extraterrestre où il pleut du fer, selon une étude récemment publiée. L'exoplanète massive est exposée à des milliers de fois le rayonnement que la Terre reçoit du Soleil, rendant la surface suffisamment chaude pour vaporiser les métaux qui tombent plus tard sous forme de pluie sur un côté de la planète baigné dans la nuit perpétuelle.

De temps en temps, les astronomes découvrent une exoplanète qui vous rend vraiment heureux d'avoir évolué sur Terre. Dans ce cas, c'est le monde extraterrestre lointain WASP-76b. Cet orbe cauchemardesque abrite des conditions atmosphériques extrêmes qui seraient tout aussi à l'aise dans un film de science-fiction exagéré que dans un document de recherche scientifique.

L'exoplanète a été observée par l'instrument ESPRESSO - qui est monté sur le très grand télescope (VLT) de l'Observatoire européen austral - en septembre 2018, lors de la première sortie scientifique de l'instrument. ESPRESSO est un spectrographe puissant capable de décomposer la lumière captée par des objets cosmiques distants. Les scientifiques peuvent prendre ces données et les analyser pour comprendre certaines des caractéristiques clés d'un monde lointain.

L'instrument a été créé pour traquer des planètes semblables à la Terre en orbite autour d'étoiles ayant des caractéristiques similaires à notre Soleil. Cependant, les astronomes se sont vite rendu compte que l'appariement instrument/télescope avait la flexibilité d'effectuer une gamme de tâches, y compris celle de sonder les atmosphères de mondes extraterrestres extrêmes tels que WASP-76b.

"Extrême" est le mot parfait pour décrire WASP-76b. Il est verrouillé par la marée sur son étoile, ce qui signifie qu'il faut à peu près le même temps pour tourner sur son axe que pour terminer l'un de ses cycles annuels. Pour cette raison, la planète ne présente que le même côté de sa surface à son étoile mère, qui est baignée de lumière du jour constante, tandis que le côté opposé est gainé de nuit éternelle. C'est jusqu'à ce que quelque chose de dramatique se produise pour bouleverser la danse lente orbitale.

On estime que le côté jour de WASP-76b a une température supérieure à 2 400 ° C (4 350 ° F) - suffisamment chaud pour provoquer la dissociation thermique des molécules en atomes qui sont transportés haut dans l'atmosphère. Assez chaud pour vaporiser le métal. Le côté nuit de la planète existe quant à lui à une température relativement gérable de 1 500 ° C (2 730 ° F). Ces écarts de température extrêmes pourraient créer un vent puissant capable de transférer des éléments atmosphériques du côté jour vers le côté nuit, et vice versa.

Les chercheurs ont examiné la signature lumineuse du monde extraterrestre recueillie par ESPRESSO et identifié l'empreinte chimique du fer neutre présent dans l'atmosphère. Cette vapeur de fer a été détectée du côté jour de la planète et au terminateur du soir - le point où le jour se transforme en nuit - mais pas à la frontière entre le côté nuit et l'aube.

Cela suggère que la vapeur de fer est transférée du côté jour super chaud de l'exoplanète par de puissants vents atmosphériques vers le côté nuit. Dans cet environnement plus frais, la vapeur se condense et tombe à la surface sous forme de pluie de fer, d'où le manque de vapeur de fer au terminator d'aube.

Selon les auteurs de l'article, leurs recherches représentent la première fois qu'une chimie distincte entre le côté jour et le côté nuit d'une planète géante gazeuse ultra-chaude est découverte.

L'article a été publié dans la revue Nature, et est disponible pour lire en ligne dans son intégralité.


Des chercheurs repèrent une exoplanète extrêmement chaude qui fait pleuvoir des gouttelettes de fer

Les astronomes ont utilisé le Very Large Telescope (VLT) pour découvrir une nouvelle exoplanète si chaude qu'il pleut du fer au lieu de l'eau.

La planète s'appelle WASP76b et est une exoplanète géante ultra-chaude dont la température diurne dépasse 2 600 degrés Celsius (4712F). Cette température est suffisamment élevée pour qu'elle puisse faire fondre des métaux tels que le fer, mais ce qui se passe, c'est que des vents forts poussent la vapeur de fer de l'autre côté de la planète où elle est refroidie et se transforme en minuscules gouttelettes de fer. Selon David Ehrenreich, "On pourrait dire que cette planète pleut le soir, sauf qu'il pleut du fer."

Alors pourquoi cela se produit-il sur cette planète en particulier ? Phys.org explique que la « pluie de fer » se produit sur cette planète parce qu'elle ne montre jamais qu'un côté de la planète à son étoile voisine. Cela signifie que l'autre côté de la planète reste toujours dans l'obscurité, un peu comme la façon dont notre Lune est verrouillée par marée sur la Terre. Comme le côté diurne de la planète est si chaud, les molécules se séparent en atomes et des métaux tels que le fer commencent à s'évaporer dans l'atmosphère. Les vents transportent ensuite la vapeur de fer de l'autre côté de la planète où elle est ensuite refroidie et des gouttelettes de fer se forment.

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Pluie de fer le soir sur une exoplanète géante

Grâce à un nouvel instrument conçu par l'Université de Genève, Suisse, et installé au Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral (ESO), une équipe internationale de chercheurs, dirigée par l'UNIGE, a observé une planète présentant des pluies de fer . Cette exoplanète géante a une face diurne ultra-chaude avec des températures dépassant les 2 400 °C, suffisamment élevées pour vaporiser les métaux. Les vents forts transportent ensuite la vapeur de fer vers le côté nocturne plus froid de 1 000 degrés où elle se condense en gouttelettes de fer.

WASP-76b est une planète exotique à quelque 390 années-lumière de la constellation des Poissons. "On pourrait dire que cette planète pleut le soir, sauf qu'il pleut du fer", explique David Ehrenreich, professeur au Département d'astronomie de la Faculté des sciences de l'UNIGE et premier auteur de l'étude.

Une planète à double face

Ce phénomène étrange se produit parce que la planète ne montre constamment qu'un côté, le côté jour, à son étoile mère, laissant son côté nuit plus froid dans l'obscurité perpétuelle. Comme la Lune dans son orbite autour de la Terre, WASP-76b est "marée-bloquée" : il faut à la planète autant de temps pour tourner autour de son axe qu'elle en met pour faire le tour de son étoile.

Côté jour, WASP-76b reçoit des milliers de fois plus de rayonnement de son étoile mère que la Terre n'en reçoit du Soleil, élevant sa température à plus de 2 400 °C. Il fait si chaud que les molécules se séparent en atomes et en métaux, comme le fer, s'évaporent dans l'atmosphère. La différence de température extrême entre le jour et la nuit se traduit alors par des vents vigoureux qui transportent la vapeur de fer du côté jour ultra-chaud vers le côté nuit plus frais, où les températures chutent à environ 1 500 °C.

Variations chimiques provoquant des pluies de fer

Non seulement WASP-76b a une différence de température extrême entre le jour et la nuit, mais il a également une chimie jour-nuit distincte. En utilisant le nouvel instrument ESPRESSO sur le VLT de l'ESO dans le désert chilien d'Atacama, les astronomes ont identifié pour la première fois les variations chimiques sur une planète géante gazeuse ultra-chaude. Ils ont détecté une forte signature de vapeur de fer à la frontière du soir, là où la planète passe de son côté jour à son côté nuit. "Étonnamment, cependant, nous ne voyons pas de vapeur de fer de l'autre côté de la planète, le matin, explique Christophe Lovis, chercheur à l'Université de Genève et analyste principal des données d'ESPRESSO. La conclusion est que le fer s'est condensé pendant la nuit. En d'autres termes, il pleut du fer sur la face nocturne de cette exoplanète extrême."

Ce résultat a été obtenu grâce aux toutes premières observations scientifiques réalisées avec ESPRESSO, en septembre 2018.

ESPRESSO - the Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations - a été construit par le Département d'astronomie de l'UNIGE avec un consortium international composé d'équipes au Portugal, en Italie, en Suisse, en Espagne et à l'ESO. Conçu à l'origine pour chasser des planètes semblables à la Terre autour d'étoiles semblables au Soleil, il s'est avéré beaucoup plus polyvalent. "Nous avons pensé très tôt que nous pourrions utiliser l'instrument non seulement pour découvrir de nouvelles planètes, mais aussi pour caractériser celles qui sont déjà connues. Cependant, jusqu'en 2018, nous n'avions pas réalisé à quel point ESPRESSO était vraiment puissant dans ce domaine", explique Francesco Pepe. , professeur au Département d'astronomie de la Faculté des sciences de l'UNIGE et chercheur principal du consortium ESPRESSO. « Grâce à cette technologie, nous disposons désormais d'une toute nouvelle façon de tracer le climat des exoplanètes les plus extrêmes », conclut David Ehrenreich.


Des astronomes découvrent une exoplanète où il pleut du fer

Par Nicole Karlis
Publié le 11 mars 2020 à 19h00 (HAE)

Cette illustration montre une vue nocturne de l'exoplanète WASP-76b. L'exoplanète géante ultra-chaude a un côté jour où les températures grimpent au-dessus de 2400 degrés Celsius, suffisamment élevées pour vaporiser les métaux. Les vents forts transportent la vapeur de fer vers le côté nuit plus frais où elle se condense en gouttelettes de fer. À gauche de l'image, nous voyons la frontière du soir de l'exoplanète, où elle passe du jour à la nuit. (ESO/M. Kornmesser)

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Quand il pleut fort sur Terre, les anglophones disent qu'il pleut des chats et des chiens. Mais sur l'exoplanète WASP-76b, les chats et les chiens ne sont pas près de décrire sa précipitation métallique.

"On pourrait dire que cette planète pleut le soir, sauf qu'il pleut du fer", a déclaré David Ehrenreich, professeur à l'Université de Genève en Suisse, dans un communiqué de presse.

Ehrenreich a dirigé une étude, publiée mercredi dans la revue Nature, de cette exoplanète située à environ 390 années-lumière dans la constellation des Poissons. La pluie de fer particulière se produit parce qu'un côté de la planète fait face perpétuellement à son étoile mère, enroulant un côté de la planète dans la lumière du jour éternelle. Son côté opposé connaît la nuit perpétuelle. C'est ce qu'on appelle une orbite verrouillée par les marées, ce qui signifie que WASP-76b orbite autour de son étoile une fois pour chaque fois qu'elle tourne une fois autour de son axe. Cela la rend similaire à la lune de la Terre, qui est également verrouillée par la marée dans son orbite autour de la Terre – c'est pourquoi nous ne voyons jamais qu'un côté de la Lune.

Selon la recherche, WASP-76b reçoit des milliers de fois plus de rayonnement que la Terre du côté diurne de son étoile mère. La chaleur extrême du côté faisant face aux étoiles provoque l'évaporation de métaux comme le fer dans l'atmosphère, la chaleur radiative provoque ensuite la séparation de ces molécules en atomes. Ensuite, la différence de température extrême entre le côté jour et le côté nuit crée des vents très rafales qui transportent la vapeur de fer vers le côté nuit, où elle se condense et pleut.

"Les observations montrent que la vapeur de fer est abondante dans l'atmosphère du côté chaud de WASP-76b", María Rosa Zapatero Osorio, astrophysicienne au Centre d'astrobiologie de Madrid, en Espagne, et présidente de l'équipe scientifique de l'instrument d'observation des exoplanètes. , a déclaré dans un communiqué de presse. "Une fraction de ce fer est injectée du côté nuit en raison de la rotation de la planète et des vents atmosphériques. Là, le fer rencontre des environnements beaucoup plus frais, se condense et pleut."

Les gouttelettes tombent sous forme liquide, pas sous forme de grêle métallique. Une impression d'artiste peut être consultée ici.

Non seulement les températures jour-nuit sont radicalement différentes, mais en utilisant l'instrument ESPRESSO - un acronyme pour "Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations" - sur le Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral, les chercheurs ont identifié de la vapeur de fer à la frontière du côté soir qui le sépare du côté jour.

"Étonnamment, cependant, nous ne voyons pas la vapeur de fer le matin", a déclaré Ehrenreich. La raison, a-t-il ajouté, est qu'"il pleut du fer du côté nocturne de cette exoplanète extrême".

Comme expliqué dans l'étude :

[Le fer] doit se condenser à travers la nuit. Les nuages ​​nocturnes ont été suggérés à partir des courbes de phase thermique des géantes gazeuses chaudes. Sur WASP-76b et sur des planètes aussi chaudes, ces nuages ​​pourraient être constitués de gouttelettes de fer, car le fer liquide est le condensat ferreux à haute température le plus stable. Par conséquent, il pourrait littéralement pleuvoir du fer sur le côté nuit de WASP-76b.

Le fer, un métal conducteur, est l'un des constituants les plus courants de la croûte terrestre. C'est également crucial pour la biologie : la couleur rouge du sang provient des atomes de fer contenus dans l'hémoglobine. Mais cela ne veut pas dire qu'il y a de la vie sur cette exoplanète, du moins pas telle que nous la connaissons.

"Nous ne pouvons pas dire avec une certitude absolue, mais selon toute probabilité, il n'y a pas de vie sur WASP-76b, sûrement pas la vie que nous connaissons : la planète est vraiment chaude, environ 2500° [Celsius] du côté du jour, et ressemble à Jupiter, gros et gazeux, vraiment inhospitalier pour la vie conventionnelle", a déclaré Stefano Cristiani, l'un des auteurs de l'article, à Salon dans un communiqué envoyé par courrier électronique.

La couleur rouge rouille de la planète Mars est également due à sa composition riche en fer. Dans l'univers, le fer est l'un des derniers éléments créés en fusion dans les étoiles super chaudes et super denses avant qu'elles ne crachent et ne cessent de fusion.

WASP-76b est une autre entrée dans la liste des planètes dont les environs semblent tout droit sortis de la science-fiction. Sur une autre géante gazeuse bloquée par les marées, HAT-P-7b, les scientifiques soupçonnent la présence de nuages ​​​​de rubis. Sur Kepler 13Ab, il « neige » de l'oxyde de titane, qui est un parent du composant bloquant les UV des écrans solaires les plus puissants que nous utilisons ici sur Terre. Les chercheurs de l'accélérateur linéaire de Stanford pensent que Neptune et Uranus pourraient connaître une pluie de diamants. Et sur HD 189733b, les données d'observation suggèrent que le verre pleut du ciel. "Se faire prendre sous la pluie sur cette planète est plus qu'un inconvénient, c'est la mort par mille coupures", explique la NASA. "Ce monde extraterrestre brûlant fait peut-être pleuvoir du verre - latéralement - dans ses vents hurlants."


Wasp-76b : La planète infernale exotique où il pleut du fer

Cela ressemble à un film de science-fiction, mais c'est la nature de certains des mondes extrêmes que nous découvrons maintenant.

La guêpe-76b, comme on l'appelle, orbite si près de son étoile hôte que ses températures diurnes dépassent 2 400°C - assez chaudes pour vaporiser les métaux.

La nuit de la planète, en revanche, est plus froide de 1 000 degrés, ce qui permet à ces métaux de se condenser et de pleuvoir.

C'est un environnement étrange, selon le Dr David Ehrenreich de l'Université de Genève.

"Imaginez qu'au lieu d'une bruine de gouttelettes d'eau, vous avez des gouttelettes de fer qui éclaboussent", a-t-il déclaré à BBC News.

Le chercheur suisse et ses collègues viennent de publier leurs découvertes sur cet endroit étrange dans la revue Nature.

L'équipe décrit comment elle a utilisé le nouvel instrument Espresso du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili pour étudier la chimie de la guêpe-76b dans les moindres détails.

The planet, which is 640 light-years from us, is so close to its star it takes just 43 hours to complete one revolution.

Another of the planet's interesting features is that it always presents the same face to the star - a behaviour scientists call being "tidally locked". Earth's Moon does exactly the same thing we only ever see one side.

This means, of course, the permanent dayside of Wasp-76b is being roasted.

In fact, this hemisphere must be so hot that all clouds are dispersed, and all molecules in the atmosphere are broken apart into individual atoms.

What's more, the extreme temperature difference this produces between the lit and unlit portions of the planet will be driving ferocious winds, up to 18,000km/h says Dr Ehrenreich's team.

Using the Espresso spectrometer, the scientists detected a strong iron vapour signature at the evening frontier, or terminator, where the day on Wasp-76b transitions to night. But when the group observed the morning transition, the iron signal was gone.

"What we surmise is that the iron is condensing on the nightside, which, although still hot at 1,400C, is cold enough that iron can condense as clouds, as rain, possibly as droplets. These could then fall into the deeper layers of the atmosphere which we can't access with our instrument," Dr Ehrenreich explained.

Wasp-76b is a monster gas planet that's twice the width of our Jupiter. Its unusual name comes from the UK-led Wasp telescope system that detected the world four years ago.

One of the scientists on the discovery team, Prof Don Pollacco from Warwick University, said it was hard to envisage such exotic worlds.

"This thing orbits so close to its star, it's essentially dancing in the outer atmosphere of that star and being subjected to all kinds of physics that, to put it bluntly, we don't really understand," he told BBC News.

"It will either end up in the star or the radiation field from the star will blow away the planet's atmosphere to leave just a hot, rocky core."

Dr Ehrenreich is a fan of graphic novels and asked the Swiss illustrator Frederik Peeters to produce an interpretation of Wasp-76b.

"Often with these discoveries, we see detailed 3D compositions where it's difficult for people to tell whether it's a real picture or just a computer-generated image. By putting some fun into it, we're not fooling anyone," he said.


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