WASP-121b est l’une des exoplanètes les plus étudiées. Connue pour ses conditions extrêmes, notamment des nuages de vapeurs de métaux, on la classe dans la catégorie des Jupiters ultra-chauds. Pour en savoir davantage, une équipe internationale d’astronomes, incluant le Département d’astronomie de l’Université de Genève (UNIGE) et le Pôle de recherche national PlanetS, a sondé plusieurs couches atmosphériques, fournissant les données les plus détaillées à ce jour sur l'atmosphère d’une exoplanète. Ces travaux publiés dans la revue «Nature» révèlent notamment la présence de vents puissants et mettent à rude épreuve les modèles théoriques.
Egalement connue sous le nom de Tylos, WASP-121b se trouve à 900 années-lumière de la Terre, dans la constellation australe de la Poupe. Elle ne met qu’une trentaine d’heures à faire le tour de son étoile. C’est durant ce passage, ou «transit», que les astronomes ont pointé simultanément les quatre télescopes géants composant le Very Large Telescope, situé dans le désert d’Atacama au Chili. La lumière de l’étoile, filtrée par l’atmosphère de l’exoplanète en transit, a ainsi été récoltée par chacun des quatre miroirs de huit mètres de diamètre et canalisée grâce à des fibres optiques vers l’instrument ESPRESSO, construit et installé en 2018 sous la responsabilité de l’UNIGE.
«ESPRESSO est un spectrographe, c’est-à-dire une machine à arcs-en-ciel qui décompose la lumière des étoiles en couleurs. Plus on a de lumière, plus les couleurs sont vives et les observations précises», explique David Ehrenreich, professeur associé à l’UNIGE et co-auteur de l’étude, cité mardi dans un communiqué.
Théories bouleversées
L’équipe a pu sonder plusieurs couches de l’atmosphère de WASP 121b. En détectant et traçant le parcours des vapeurs de fer, de sodium et d’hydrogène à différentes altitudes, elle a déterminé la vitesse des vents. Le résultat, une carte en trois dimensions de la circulation atmosphérique, bouleverse les prédictions théoriques: «On se croirait dans un film de science-fiction», indique Julia Victoria Seidel, ancienne doctorante à l’UNIGE, qui a dirigé l’équipe de recherche.
Un puissant courant ascendant fait remonter les lourdes vapeurs de fer depuis les profondeurs brûlantes du côté jour et les expédie vers le côté nuit, beaucoup plus froid. Ce courant ascendant est surplombé par un courant aérien rapide, ou jet stream, qui fait circuler l’air des couches intermédiaires autour de l’équateur de la planète.
Or les modèles théoriques prédisaient exactement le contraire, inversant la position de ces deux couches. Ce schéma surprenant est complété par l’expansion des couches atmosphériques les plus hautes, entraînées et brassées à leur base par le jet stream. «Même les vents neptuniens, les plus violents du Système solaire, soufflant à 2000 km/h, font figure de légère brise devant la furie des vents de WASP-121b, qui atteignent 70’000 km/h», conclut la chercheuse.
