Les premiers résultats de CHEOPS dévoilent une exoplanète aux conditions extrêmes | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Les premiers résultats de CHEOPS dévoilent une exoplanète aux conditions extrêmes

Le télescope spatial CHEOPS tient ses promesses : ses premières observations révèlent le visage de l’exoplanète WASP-189b – une planète où règnent des conditions extrêmes. CHEOPS est une mission de l’Agence spatiale européenne (ESA) dirigée par des laboratoires suisses, avec la participation de nombreux laboratoires français dont l'IPGP-Université de Paris.

 

Vue d'artiste du télescope spatial CHEOPS en orbite autour de la Terre (© ESA / ATG medialab)

Huit mois après la mise en orbite de CHEOPS autour de la Terre, la première publication scientifique utilisant des données fournies par ce nouveau télescope spatial vient de paraître. Première mission européenne destinée à l’exploration d’exoplanètes* déjà identifiées, CHEOPS a été conçu dans le cadre d’une collaboration entre l’ESA, la Suisse et une dizaine de pays européens dont la France**. Un consortium de plus d’une centaine de scientifiques et ingénieurs a ainsi participé à la construction du satellite pendant cinq ans. Le LAM, seul laboratoire français impliqué dans la conception de la mission, a fourni une pièce maitresse pour le succès de la mission. Son équipe planétologie a en effet conçu et réalisé le logiciel qui assure le traitement automatique des données de CHEOPS.

 

L’une des planètes connues les plus extrêmes

L’objet des observations faites par CHEOPS pour ce premier résultat est WASP-189b, une exoplanète en orbite autour de l’étoile HD 133112. Celle-ci, plus grosse et plus chaude que notre Soleil, émet une lumière bleutée. Elle se situe à 322 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Balance.

 

Monika Lendl, astrophysicienne à l’Université de Genève, qui a coordonné l’étude, décrit ainsi l’exoplanète : "WASP-189b est vingt fois plus proche de son étoile que la Terre du Soleil ; elle en fait le tour en moins de trois jours ! De plus, c’est une planète géante mesurant une fois et demie la taille de Jupiter, qui est la plus grosse planète de notre système solaire. Aussi, du fait de sa proximité avec son étoile, elle possède une température extrême, c’est pourquoi on l’appelle un Jupiter ultra-chaud."

 

Les objets planétaires tels que WASP-189b sont hors du commun. En raison des effets de marées très intenses résultant de leur proximité avec leur étoile, ils ont un côté jour exposé en permanence à la lumière de l’étoile et un côté nuit, toujours dans l’ombre. C’est ce qui distingue son climat de celui des géantes gazeuses telles que Jupiter et Saturne dans notre système solaire. Sur la base des observations de CHEOPS, l’équipe scientifique évalue la température de WASP-189b à 3 200 degrés Celsius. De telles températures sont capables de vaporiser le fer, faisant de WASP-189b une des planètes les plus extrêmes que l'on ait connues jusqu'à présent.

 

Image d'artiste surréaliste représentant CHEOPS devant le côté jour de la planète WASP-189b, avec l’étoile dans son dos qui l'éclaire en bleu (© Frederik Peeters / David Ehrenreich)

Des mesures de luminosité de très grande précision

L’image d’une planète aussi distante de la Terre et aussi proche de son étoile étant impossible à obtenir pour le moment, CHEOPS mesure la lumière des étoiles avec une très grande précision et observe ainsi, à chaque fois que l’exoplanète passe entre CHEOPS et HD 133112, une infime diminution de la luminosité de cette dernière. Ce passage, appelé "transit", signe de manière indirecte la présence d’une exoplanète.

 

De manière étonnante, lorsque c’est au tour de la planète de passer derrière l’étoile, une baisse de lumière, encore plus faible, est également observée. En effet, le fait que l’exoplanète WASP-189b soit très proche de son étoile rend son côté jour tellement brillant que les chercheurs peuvent mesurer la part de lumière "manquante" lorsque la planète passe derrière HD 133112. Suite à l'observation de plusieurs passages de WASP-189b derrière son étoile, ils ont pu en déduire sa luminosité. L’équipe a ainsi constaté que la planète reflète peu la lumière de son étoile, ceci étant lié à l’absence de nuages, incapables de se former à des températures aussi élevées. Par conséquent, la planète chauffe fortement et émet, elle aussi, de la lumière : elle rougeoie. Sébastien Charnoz, professeur à l'institut de physique du globe de Paris, au sein de l'équipe Cosmochimie, astrophysique et géophysique expérimentale, explique : "À de telles températures, même les roches sont vaporisées. C'est pour les astrophysiciens un environnement extrêmement exotique à étudier. La diversité des environnements planétaires est extraordinairement riche."

 

Paramètres-clés du système WASP-189 (© ESA)

L’étoile en elle-même est unique

Les mesures de CHEOPS sont si précises qu’elles permettent d’en apprendre plus sur l’étoile-hôte de WASP-189b. En effet, la baisse de lumière enregistrée par CHEOPS lors des transits n’est pas constante, ce qui laisse penser que la surface de l’étoile présente des zones plus sombres que d’autres. Les scientifiques pensent que ces variations se produisent lorsque HD 133112 tourne très vite sur elle-même, provoquant une légère déformation et un allongement de l'étoile. Les parties les plus éloignées de son centre deviennent alors plus froides et donc plus sombres.

 

Ces premiers résultats obtenus grâce à CHEOPS sont remarquables et des plus prometteurs. Ce système, très lumineux et présentant des conditions extrêmes, constituera une référence pour de futures études. "Les prochaines publications sont déjà en cours de préparation", révèle Willy Benz, professeur d’astrophysique à l’Université de Berne et responsable scientifique de CHEOPS.

 

 

* Les exoplanètes sont des planètes tournant autour d’autres étoiles que le Soleil. La détection de la première exoplanète en 1995, depuis l’Observatoire de Haute Provence, a été récompensée par le prix Nobel de physique 2019 décerné aux Suisses Michel Mayor et Didier Queloz.

 

** La France est pleinement impliquée dans CHEOPS : le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM-Aix-Marseille Université, CNRS, CNES) a développé le logiciel de traitement et de calibration des données. L'Institut de physique du globe de Paris (IPGP-Université de Paris), le LAM, l’IPAG (Université Grenoble-Alpes), l’Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides (IMCCE-Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université) et l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP, CNRS, Sorbonne Université) sont impliqués dans l’analyse scientifique des données sur des sujets aussi divers que la dynamique des systèmes planétaires et l’analyse de leur stabilité, la mesure de l’intensité des effets de marées et de la déformation des corps célestes, la détermination précise du rayon des planètes, la détection possible d’anneaux, de satellites ou de co-orbitaux.

 

Date de publication : 
29 Septembre 2020