Hubble détecte de la vapeur d'eau dans l'atmosphère d'une petite exoplanète

Le monde vaporeux pourrait être un échantillon des planètes riches en eau de notre galaxie

La recherche de la vie dans l’espace va de pair avec la recherche de l’eau sur les planètes en orbite autour d’autres étoiles. L’eau est l’une des molécules les plus courantes dans l’univers et toute vie sur Terre en a besoin. L'eau agit comme un solvant en dissolvant les substances et en permettant des réactions chimiques clés dans les cellules animales, végétales et microbiennes. C'est bien meilleur que les autres liquides.

Les astronomes sont étonnés lorsqu’ils découvrent des traces de vapeur d’eau sur les exoplanètes. La dernière cible en date est la planète GJ 9827d, qui pourrait être entourée d'une atmosphère riche en eau. La planète ne fait que deux fois le diamètre de la Terre et pourrait être un exemple de mondes potentiels riches en eau ailleurs dans notre galaxie. Mais n'envisagez pas d'acheter une propriété sur GJ 9827d. La planète est aussi chaude Planète Vénusà 800 degrés F. Cela en fait un monde très torride.

Il s'agit d'un rendu artistique de l'exoplanète GJ 9827d, la plus petite exoplanète avec de la vapeur d'eau détectée dans son atmosphère. La planète pourrait être un exemple de planètes potentielles dotées d’une atmosphère riche en eau ailleurs dans notre galaxie. La planète, qui fait environ deux fois le diamètre de la Terre, orbite autour de l'étoile naine rouge GJ 9827. Il y a deux planètes intérieures dans le système de gauche. Les étoiles d’arrière-plan sont dessinées telles qu’elles peuvent être vues à l’œil nu lorsque l’on regarde vers notre Soleil. Le soleil est trop faible pour être vu. L'étoile bleue en haut à droite est Regulus ; L'étoile jaune au milieu en bas est Denebola ; L'étoile bleue en bas à droite est la pointe. La constellation du Lion est à gauche et la constellation de la Vierge à droite. Les deux constellations sont déformées par rapport à notre vision de la Terre à une distance de 97 années-lumière. Crédit image : NASA, ESA, Leah Hostak (STScI), Ralph Crawford (STScI)

Le télescope spatial Hubble détecte de la vapeur d'eau dans l'atmosphère d'une petite exoplanète

Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont observé la plus petite exoplanète où de la vapeur d'eau a été détectée dans l'atmosphère. GJ 9827d, avec un diamètre environ deux fois supérieur à celui de la Terre, pourrait servir d'exemple de planètes potentielles dotées d'une atmosphère riche en eau ailleurs dans notre galaxie.

« Ce sera la première fois que nous pourrons démontrer directement, grâce à la détection atmosphérique, que ces planètes aux atmosphères riches en eau peuvent réellement exister autour d'autres étoiles », a déclaré Björn Beneke, membre de l'équipe, de l'Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes de l'Université de Montréal. . « Il s'agit d'une étape importante vers la détermination de la prévalence et de la diversité des atmosphères sur les planètes rocheuses. »

« La présence d'eau sur une planète aussi petite est une découverte historique », a ajouté la co-chercheuse principale Laura Kreidberg de l'Institut Max Planck d'astronomie à Heidelberg, en Allemagne. « Cela se rapproche plus que jamais de la caractérisation de mondes véritablement semblables à la Terre. »

Etude de l'atmosphère de la planète

Cependant, il est encore trop tôt pour savoir si Hubble a mesuré une petite quantité de vapeur d'eau par spectroscopie dans une atmosphère gonflée et riche en hydrogène, ou si l'atmosphère de la planète est principalement constituée d'eau, qui a été laissée après l'évaporation de l'atmosphère. hydrogène/hélium sous rayonnement stellaire. .

« Notre programme d'observation, dirigé par le chercheur principal Ian Crosfield de l'Université du Kansas à Lawrence, Kansas, a été spécialement conçu dans le but non seulement de détecter des molécules dans l'atmosphère de la planète, mais aussi de rechercher spécifiquement de la vapeur d'eau. Les deux résultats seront passionnant, que la vapeur d'eau soit dominante ou peu Classer « Dans une atmosphère dominée par l'hydrogène », a déclaré l'auteur principal de l'article, Pierre-Alexis Roy de l'Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes de l'Université de Montréal.

« Jusqu'à présent, nous n'avons pas été en mesure de détecter directement l'atmosphère d'une si petite planète. « Nous entrons lentement dans ce système maintenant », a ajouté Beinecke. « À un moment donné, lorsque nous étudions les petites planètes, il doit y avoir un transition où il n'y a plus d'hydrogène. » « Sur ces petits mondes, ils ont une atmosphère similaire à celle de Vénus (dominée par le dioxyde de carbone). »

Puisque la planète est aussi chaude que Vénus, à 800 degrés Fahrenheit, ce serait certainement un monde inhospitalier et humide si l’atmosphère était principalement constituée de vapeur d’eau.

Implications et recherches futures

À l'heure actuelle, l'équipe a deux possibilités. Un scénario est que la planète s’accroche toujours à une atmosphère riche en hydrogène et remplie d’eau, ce qui en ferait une planète jeune.Neptune. Alternativement, il peut s'agir d'une version plus chaude de JupiterEurope, qui contient deux fois plus d'eau que la Terre sous sa croûte. « La planète GJ 9827d pourrait être à moitié eau et à moitié roche. Il y aura beaucoup de vapeur d'eau au sommet d'un corps rocheux plus petit », a déclaré Beinecke.

Si la planète possède une atmosphère résiduelle riche en eau, elle doit s'être formée loin de son étoile hôte, où la température est froide et où l'eau est disponible sous forme de glace, par rapport à son emplacement actuel. Dans ce scénario, la planète aurait migré plus près de l’étoile et aurait reçu davantage de rayonnement. L'hydrogène s'est chauffé et s'est échappé, ou est encore en train d'échapper à la faible gravité de la planète. Une théorie alternative est que la planète s'est formée près de l'étoile chaude, avec une trace d'eau dans son atmosphère.

Le programme Hubble a observé la planète lors de 11 transits – événements au cours desquels la planète est passée devant son étoile – espacés de trois ans. Pendant le transit, la lumière des étoiles est filtrée à travers l'atmosphère de la planète et possède la signature spectrale des molécules d'eau. S'il y a des nuages ​​sur la planète, ils sont suffisamment bas dans l'atmosphère pour ne pas obscurcir complètement la vision de l'atmosphère par Hubble, et Hubble peut sonder la vapeur d'eau au-dessus des nuages.

« Observer l'eau est une porte d'entrée pour découvrir d'autres choses », a déclaré Thomas Green, astrophysicien à l'Université de Californie, en Californie. NASACentre de recherche Ames dans la Silicon Valley, en Californie. « Cette découverte de Hubble ouvre la porte à de futures études de ces types de planètes avec le télescope spatial James Webb. Avec des observations infrarouges supplémentaires, le télescope spatial James Webb peut voir bien plus, y compris des molécules contenant du carbone telles que le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone et méthane Une fois que nous avons un inventaire complet des éléments d'une planète, nous pouvons les comparer à l'étoile sur laquelle elle orbite et comprendre comment elle s'est formée.

GJ 9827d a été découvert par le télescope spatial Kepler de la NASA en 2017. Il termine son orbite autour d'une étoile naine rouge tous les 6,2 jours. L'étoile GJ 9827 est située à 97 années-lumière de la Terre dans la constellation des Poissons.

Référence : « Absorption d'eau dans le spectre de transmission du filtre Waterworld GJ 9827d » par Pierre-Alexis Roy, Björn Beneke, Caroline Piollet, Michael A. Julie Santiago, Ian JM Crosfield, Caroline V. Morley, Laura Krydberg, Thomas Michal Evans, Jonathan Brand, Simon DeLisle, Thomas B. Vert, Kevin K. Hardegree-Ullman, Travis Barman, Jesse L. Christiansen, Diana Dragomir, Jonathan J. Fortney, Andrew W. Howard, Molly R. Kozirek et Joshua D. Lothringer, 12 septembre 2023, le Lettres de journaux astrophysiques.
est ce que je: 10.3847/2041-8213/acebf0

le Le télescope spatial Hubble Il s'agit d'un projet de coopération internationale entre la NASA et l'Agence spatiale européenne. Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, exploite le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore, dans le Maryland, mène des opérations scientifiques sur Hubble et Webb. STScI est exploité pour la NASA par l'Association des universités de recherche en astronomie, à Washington, DC.