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Jun 12, 2023

Des astronomes découvrent une "molécule thermomètre" qui n'apparaît que lorsqu'une planète se situe entre 1 200 et 2 000 Kelvin

Une étude récente publiée dans The Astrophysical Journal Letters examine une molécule d'alliage rare connue sous le nom d'hydrure de chrome (CrH) et sa première confirmation sur une exoplanète, en l'occurrence WASP-31 b.

Une étude récente publiée dans The Astrophysical Journal Letters examine une molécule d'alliage rare connue sous le nom d'hydrure de chrome (CrH) et sa première confirmation sur une exoplanète, en l'occurrence WASP-31 b. Traditionnellement, le CrH ne se trouve qu'en grande quantité entre 1 200 et 2 000 degrés Kelvin (926,85 à 1 726,85 degrés Celsius/1 700 à 3 140 degrés Fahrenheit) et est utilisé pour déterminer la température des étoiles froides et des naines brunes. C’est pourquoi des astronomes comme le Dr Laura Flagg du Département d’astronomie et l’Institut Carl Sagan de l’Université Cornell qualifient le CrH de « thermomètre pour les étoiles ».

Pour l’étude, les chercheurs ont analysé le spectre de transmission de WASP-31 b en utilisant une combinaison de données de mars 2022 et de données d’archives de 2017 pour vérifier que WASP-31 b possédait du CrH dans son atmosphère. La raison pour laquelle les données de 2017 ont été incluses dans cette étude actuelle est qu’elles n’étaient pas initialement utilisées pour identifier les hydrures métalliques.

« Une partie de nos données pour cet article étaient des données anciennes qui se trouvaient à la limite de l'ensemble de données. Vous ne l'auriez pas cherché », a déclaré le Dr Flagg, auteur principal de l'étude.

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Pour le contexte de notre propre système solaire, CrH n'a été identifié que dans les taches solaires de notre Soleil, le Dr Flagg notant que le Soleil est trop chaud (températures de surface d'environ 6 000 degrés Kelvin (5 726,85 degrés Celsius)) et que tous les objets restants à l'intérieur le système solaire est inférieur à 1 200 degrés Kelvin.

Découvert en 2010 grâce à la photométrie de transit par le projet WASP, WASP-31 b est situé à environ 1 252 années-lumière de la Terre avec un rayon un peu plus de 1,5 fois plus grand que Jupiter et une masse légèrement inférieure à la moitié de celui-ci. Sa période orbitale autour de son étoile de la séquence principale F5V est de 3,4 jours, ce qui fait de WASP-31 un « Jupiter chaud ». Pour le contexte, notre Soleil est désigné comme une étoile de séquence principale de type G, les étoiles de séquence principale de type F étant légèrement plus grandes et présentant des températures de surface légèrement plus élevées (~ 6 300 degrés Kelvin). Le fait que WASP-31 b soit aussi cool qu'il l'est même si son étoile mère est plus chaude que notre propre Soleil rend cette découverte d'autant plus intrigante.

Le Dr Flagg se spécialise dans l’utilisation de la spectroscopie à haute résolution pour identifier et étudier les atmosphères des exoplanètes, tout en étudiant également la formation et l’évolution des exoplanètes en orbite autour de jeunes étoiles. La spectroscopie consiste à utiliser la lumière pour déterminer quels éléments pourraient être présents en fonction de leur couleur dans le spectre électromagnétique. Pour l'astronomie, cela signifie utiliser la spectroscopie pour étudier les atmosphères des exoplanètes en mesurant la lumière de l'étoile mère qui la traverse. Dans le cas de WASP-31 b, la spectroscopie a été utilisée pour mesurer la lumière de son étoile mère afin d'identifier CrH dans l'atmosphère de WASP-31 b.

"Une résolution spectrale élevée signifie que nous disposons d'informations de longueur d'onde très précises", a déclaré le Dr Flagg. « Nous pouvons obtenir des milliers de lignes différentes. Nous les combinons à l’aide de diverses méthodes statistiques, à l’aide d’un modèle – une idée approximative de ce à quoi ressemble le spectre – et nous le comparons aux données et nous les faisons correspondre. Si cela correspond bien, il y a un signal. Nous essayons tous les différents modèles et, dans ce cas, le modèle à hydrure de chrome a produit un signal. Le Dr Flagg note que des instruments et télescopes sensibles sont nécessaires pour identifier le CrH en raison de sa rareté, même à la température actuelle.

Alors que l'équipe de recherche déclare qu'il s'agit de la première détection confirmée de CrH sur une exoplanète, cette recherche s'appuie sur une étude de 2021 qui rapportait la première preuve de CrH dans l'atmosphère de WASP-31 b, mais ces chercheurs n'ont pas réussi à la qualifier de confirmée. découverte basée sur leurs données de l’époque.

Avec cette nouvelle confirmation de CrH, l’équipe note que cela pourrait ouvrir la porte à l’utilisation d’observations à haute résolution pour étudier l’atmosphère des exoplanètes, allant jusqu’à affirmer que WASP-31 b ne sera pas la dernière exoplanète où la présence de CrH sera confirmée.