De belles affichages lumineux dans le ciel, comme des halos brillants autour de la lune ou des taches lumineuses à côté du soleil, ne sont pas seulement des merveilles terrestres. Selon de nouvelles recherches, des effets éblouissants similaires peuvent également se produire sur les planètes des années-lumière.
Dans une étude publiée le 21 juillet dans la revue astrophysique Letters, les scientifiques de l’Université Cornell proposent que WASP-17B, un géant du gaz à environ 1 300 années-lumière de la Terre, pourrait accueillir des effets optiques chatoyants dans son atmosphère. Découvert en 2009, WASP-17B est ce que les scientifiques appellent un «Jupiter chaud», un type de géant du gaz qui orbite très près de son étoile. En conséquence, le monde connaît une chaleur intense et des vents de force ouragan qui peuvent atteindre jusqu’à 10 000 miles par heure (16 000 kilomètres par heure).
Ces vents féroces, suggèrent les chercheurs, pourraient être suffisamment puissants pour aligner de minuscules cristaux de quartz suspendus dans la haute atmosphère de la planète – similaire à la façon dont les cristaux de glace s’alignent dans l’atmosphère de la Terre pour créer des «chiens solaires», qui sont des halos et des piliers légers de couleur arc-en-ciel, en pliant et en diffusant le soleil.
« Si nous pouvions prendre une photo de WASP-17B aux longueurs d’onde optiques et résoudre le disque de la planète, nous verrions ces types de caractéristiques de chien Sun », a déclaré Nikole Lewis, professeur agrégé d’astronomie à l’Université Cornell à New York et co-auteur du nouveau journal.
Les cristaux responsables de ces écrans sont composés de quartz, le même minéral couramment trouvé dans le sable et les pierres précieuses. Ils sont minuscules – environ 10 000 pourraient passer sur la largeur des cheveux humains. Sous la force de vents à grande vitesse, ces particules pourraient s’aligner mécaniquement, comme de minuscules bateaux dérivant en formation sur une rivière, Elijah Mullens, un étudiant diplômé du département des sciences de l’astronomie et de l’espace de l’université qui a dirigé la nouvelle étude, dans le communiqué.
Le concept d’alignement mécanique, où les particules s’orientent en réponse aux forces aérodynamiques, a été proposée pour la première fois en 1952 par l’astronome de Cornell Tommy Gold pour expliquer comment les particules de poussière interstellaire pourraient s’aligner sur les flux de gaz. Alors que les théories plus récentes ont remplacé ce modèle de poussière cosmique, les auteurs de l’étude Mullens et Lewis soutiennent qu’elle peut toujours s’appliquer dans les conditions extrêmes des atmosphères exoplanétaires.
Où l’œil du JWST arrive
Bien que les télescopes ne puissent pas imaginer ces phénomènes sur WASP-17B en raison de sa grande distance, les scientifiques peuvent déduire leur présence en étudiant l’atmosphère de la planète avec le télescope spatial James Webb (JWST), qui observe l’univers sous la lumière infrarouge. En 2023, Lewis et Mullens faisaient partie d’une équipe qui a utilisé JWST pour identifier les signes de nanocristaux de quartz dans les nuages à haute altitude de WASP-17B.
« Nous ne nous attendions pas à voir des cristaux de quartz dans une atmosphère chaude de Jupiter », a déclaré Lewis dans le communiqué.
Pour enquêter davantage, les chercheurs ont construit des modèles détaillés simulant comment les différents cristaux, y compris le quartz, l’enstatite et le farstérite, refléteraient ou transmettraient la lumière en fonction de leur orientation. Leurs résultats ont montré que même de petits changements dans l’orientation des particules pouvaient produire des différences notables dans les signaux lumineux que JWST pouvait détecter.
« Lorsque nous avons commencé à regarder les atmosphères planétaires, en particulier ces jupiters chauds, il m’est venu à l’esprit qu’avec 10 000 milles par heure qui se déroulent dans ces atmosphères très denses, les grains s’aligneraient sûrement », a déclaré Lewis dans le communiqué.
Même si les cristaux ne s’alignent pas parfaitement avec le vent, ils peuvent encore s’orienter verticalement ou être influencés par les champs électriques, créant des effets visuels distincts lorsqu’ils interagissent avec les étoiles, selon les scientifiques.
Mullens continuera d’explorer l’alignement des particules dans l’atmosphère de WASP-17B grâce à un programme d’observation JWST nouvellement approuvé qu’il dirige dans l’année à venir, selon le communiqué.
« En plus d’être jolis, ces effets peuvent nous apprendre comment les cristaux interagissent dans l’atmosphère – ils sont vraiment riches en information », a-t-il déclaré dans le communiqué.
