Premiers résultats pour Cheops: l’observateur d’exoplanètes de l’ESA révèle un monde extraterrestre extrême
La nouvelle mission de l’ESA consacrée aux exoplanètes, Cheops, a identifié dans un système planétaire proche l’une des plus chaudes et des plus extrêmes planètes extrasolaires répertoriées à ce jour : WASP‑189 b. Cette découverte, la toute première de la mission, prouve la capacité unique de Cheops à faire la lumière sur l’Univers qui nous entoure en révélant les secrets de ces mondes extraterrestres.
Lancé en décembre 2019, le satellite de caractérisation d’exoplanètes Cheops est conçu pour observer les étoiles proches autour desquelles des planètes ont été identifiées. En mesurant ultra précisément les variations de lumière venant de ces systèmes alors que ces planètes orbitent leurs étoiles, Cheops peut caractériser ces planètes et, à son tour, accroitre notre compréhension de la manière dont elles se forment et évoluent.
Cette nouvelle découverte concerne une planète de type « Jupiter chaud » désignée sous le nom de WASP‑189 b. Les planètes de type Jupiter chaud sont, comme le nom le suggère, des planètes géantes gazeuses qui ressemblent un peu à la planète Jupiter de notre Système solaire. Elles sont néanmoins sur une orbite beaucoup, beaucoup plus proche de leur étoile et sont donc chauffées à des températures extrêmes.
WASP‑189 b est environ 20 fois plus proche de son étoile que la Terre ne l’est du Soleil, et effectue sa révolution en seulement 2,7 jours. Son étoile est plus grande et environ 2000°C plus chaude que notre Soleil et semble briller d’un éclat bleu.
« Nous ne connaissons qu’une poignée de planètes autour d’étoiles aussi chaudes, et ce système est de loin le plus brillant, » déclare Monika Lendl de l’Université de Genève, en Suisse, auteure principale de l’étude. « WASP‑189 b est également la planète de type Jupiter chaud la plus lumineuse que nous pouvons observer alors qu’elle passe devant ou derrière son étoile, ce qui rend ce système tout entier d’autant plus intriguant. »
Monika Lendl et ses collègues ont d’abord utilisé Cheops pour observer WASP‑189 b alors qu’elle passait derrière son étoile – ce que l’on appelle une occultation. « Comme la planète est très brillante, il y a une baisse perceptible de la lumière en provenance de ce système alors qu’elle disparaît brièvement de notre vue, » explique Monika Lendl. « Cela nous a permis de mesurer la luminosité de la planète et d’en évaluer la température — torride — à 3200°C. »
Cela fait de WASP‑189 b l’une des planètes les plus chaudes et les plus extrêmes, sans aucune comparaison avec les planètes de notre Système solaire. A de telles températures, même un métal comme le fer fond et se transforme en gaz, ce qui rend cette planète clairement inhabitable.
Cheops a ensuite observé WASP‑189 b alors qu’elle passait devant son étoile – ce que l’on appelle un transit. Les transits peuvent révéler beaucoup d’informations, comme la taille, la forme et les caractéristiques orbitales d’une planète. Ce fut le cas pour WASP‑189 b, qui s’est révélée plus grande qu’attendu, avec un rayon d’environ 1,6 fois celui de Jupiter.
« Nous avons aussi vu que l’étoile en elle-même est intéressante, elle n’est pas parfaitement ronde, mais plus grande et plus froide à l’équateur qu’aux pôles, ce qui fait que les pôles semblent plus lumineux, » explique Monika Lendl. « Elle tourne si vite qu’elle est poussée vers l’extérieur à son équateur ! Et comme l’orbite de WASP‑189 b est inclinée, elle ne tourne pas autour de l’équateur, mais passe près des pôles de l’étoile, ce qui ajoute encore à cette asymétrie. »
L’observation d’une orbite si inclinée ajoute encore au mystère de la formation des planètes de type Jupiter chaud. Pour qu’une telle orbite soit possible, il faut qu’elle se soit formée plus à l’extérieur du système avant d’être poussée vers l’intérieur. Les chercheurs pensent que cela se produit alors que plusieurs planètes au sein d’un système se bousculent en se positionnant, ou lorsqu’une influence extérieure — une autre étoile, par exemple — perturbe le système et pousse les géantes gazeuses vers leur étoile, sur des orbites très courtes qui sont hautement inclinées. « Comme nous avons mesuré une telle inclinaison au moyen de Cheops, cela suggère que WASP‑189 b a subi des interactions de ce type dans le passé, » ajoute Monika Lendl.
Monkia Lendl et ses collègues ont utilisé les observations très précises et les capacités optiques de Cheops pour révéler les secrets de WASP‑189 b. Cheops a ouvert son « œil » en janvier de cette année, commencé ses opérations scientifiques de routine en avril et travaille depuis à améliorer notre compréhension des exoplanètes et du cosmos qui nous entoure.
« Ces premiers résultats de Cheops sont très stimulants : c’est la première preuve définitive que la mission tient ses promesses en termes de précision et de performance, » déclare Kate Isaak, scientifique de l'ESA travaillant sur le projet Cheops.
Des milliers d’exoplanètes, incomparables pour la vaste majorité avec les planètes de notre Système solaire, ont été découvertes au cours des vingt-cinq dernières années, et beaucoup d’autres vont être découvertes par les missions actuelles et futures, lors de sondages effectués depuis le sol ou au cours de missions spatiales.
« Cheops a un rôle de suivi unique à jouer dans l’étude des exoplanètes, » ajoute Kate Isaak. « Cheops va rechercher les transits de planètes qui ont été identifiées depuis le sol, et, si possible, mesurera plus précisément la taille des planètes dont on sait déjà qu’elles transitent devant leur étoile. En faisant le suivi des exoplanètes sur leurs orbites au moyen de Cheops, nous pouvons établir une première caractérisation de leur atmosphère et déterminer la présence de nuages, et le cas échéant, les propriétés de ceux-ci. »
Durant les années à venir, Cheops va effectuer le suivi de centaines de planètes connues en orbite autour d’étoiles brillantes, en renforçant et en élargissant ce qui a été fait pour WASP‑189 b. Cette mission est la première d’une série de trois missions scientifiques de l’ESA axées sur la détection et la caractérisation d’exoplanètes. Elle a également un potentiel de découverte important, qu’il s’agisse d’identifier des cibles clés pour de futures missions qui sonderont l’atmosphère des exoplanètes ou de chercher de nouvelles planètes et exolunes.
« Cheops va non seulement approfondir notre compréhension des exoplanètes, » déclare Kate Isaak, « mais aussi celle de notre propre planète, de notre Système solaire et de notre environnement cosmique élargi. »
Plus d’informations sur l’étude
L'étude "The hot dayside of WASP-189 b and its gravity-darkened host star seen by CHEOPS" par M. Lendl et al. a été publiée dans Astronomy & Astrophysics.
Plus d’informations sur Cheops
Cheops est une mission de l'ESA réalisée en partenariat avec la Suisse, avec un consortium dédié dirigé par l’Université de Berne, et d'importantes contributions de l'Autriche, de la Belgique, de la France, de l'Allemagne, de la Hongrie, de l'Italie, du Portugal, de l'Espagne, de la Suède et du Royaume-Uni.
L'ESA est l'architecte de la mission de Cheops, et est donc responsable de l'acquisition et du test du satellite, de son lancement, des phases de lancement et des premières opérations, de la mise en orbite, ainsi que du programme « Guest Observer » par l’intermédiaire duquel des scientifiques du monde entier peuvent demander à observer au moyen de Cheops. Le consortium des 11 États membres de l'ESA dirigé par la Suisse a fourni les principaux éléments sur lesquels repose la mission. Le principal fournisseur pour la conception et la construction de l'engin spatial est l'entreprise Airbus Defence and Space basée en Espagne.
Le consortium de la mission de Cheops gère le centre des opérations de mission basé à l'INTA, à Torrejón de Ardoz en Espagne, et le centre des opérations scientifiques, situé à l'Université de Genève en Suisse.
Pour plus d’informations, référez-vous à la brochure Cheops.