Nos tutelles

CNRS

Nom tutelle 1

Nos partenaires

Nom tutelle 2 Nom tutelle 3

Rechercher





Accueil > A la une > Archives > Nouvelles scientifiques

Des suies à l’origine de l’appauvrissement en carbone de l’exoplanète HD189733b

L’atmosphère de la Jupiter chaude HD189733b serait-elle en partie voilée par des suies ? C’est ce que propose une équipe internationale de chercheurs [1] pilotée par l’Institut UTINAM/Observatoire des Sciences de l’Univers THETA de Franche-Comté afin d’expliquer la mesure de l’appauvrissement en carbone de cette exoplanète par rapport à son étoile parente.

Les scénarios de formation des planètes géantes sont centrés autour de deux paradigmes : formation par instabilité nucléée où le gaz de l’enveloppe s’accrète autour d’un noyau constitué de rocs et de glaces et formation par instabilité du disque circumstellaire selon le mode de formation des étoiles. Ces deux scénarios favorisent l’émergence de planètes dont les métallicités sont supérieures à celles de leurs étoiles parentes, comme le montrent depuis plusieurs décennies les déterminations d’abondances en éléments volatils dans les planètes géantes du système solaire. D’un autre côté, bien que pour l’instant aucun consensus n’ait été atteint au sujet des mesures des abondances du carbone et de l’oxygène (détectés sous formes de méthane, de monoxyde et de dioxyde de carbone) dans HD189733b, plusieurs études indépendantes
 [2], [3] ont récemment suggéré la possibilité que cette planète –ainsi que d’autres Jupiter chaudes– possèdent des métallicités inférieures à celles de leurs étoiles parentes. Ces mesures, si elles sont avérées, suscitent la question de savoir comment une planète possédant les caractéristiques de Jupiter en termes de masse et de taille a pu se forger une telle métallicité au cours de sa formation.
Dans cette étude, les chercheurs ont tout d’abord élaboré un modèle décrivant la composition des planétésimaux accrétés par HD189733b pendant sa formation dans le disque circumstellaire. Connaissant la quantité minimale et la composition des éléments lourds présents dans la planète, ces chercheurs ont ensuite montré que la métallicité résultante de HD189733b devrait être enrichie par rapport à celle de l’étoile parente, de manière analogue à Jupiter, et non pas appauvrie comme les mesures le suggèrent. En même temps, des modèles photochimiques récents [4] suggèrent qu’une fraction substantielle du carbone pourrait exister sous formes d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et de suies, quasiment indétectables, dans les parties supérieures de l’enveloppe de HD189733b. En considérant cette hypothèse, les chercheurs ont montré que le rajout d’une fraction plausible de carbone sous forme de HAP et de suies dans l’enveloppe de HD189733b augmenterait significativement sa métallicité, qui deviendrait supérieure à celle de son étoile parente et serait cohérente avec la structure interne de la planète et les modèles de formation existants. Une mesure diagnostique qui permettrait de vérifier l’hypothèse de l’existence de HAP et de suies dans HD189733b serait la détection de précurseurs chimiques tels que l’acétylène.

Source : « On the volatile enrichments and heavy element content in HD189733b », O. Mousis, J. I. Lunine, J.-M. Petit, K. Zahnle, L. Biennier, S. Picaud, T. V. Johnson, J. B. A. Mitchell, V. Boudon, D. Cordier, M. Devel, R. Georges, C. Griffith, N. Iro, M. S. Marley, & U. Marboeuf, paru dans le numéro du 1er février 2011 d’Astrophysical Journal.

Contact : Olivier Mousis, Institut UTINAM, CNRS-UMR 6213, Observatoire des Sciences de l’Univers THETA, Université de Franche-Comté. Email : olivier.mousis _at_ obs-besancon.fr Tél : 03 81 66 69 21.


[11. Font partie de cette équipe : Olivier Mousis, Jean-Marc Petit, Sylvain Picaud (Institut Utinam/OSU THETA), Jonathan I. Lunine (Université de Rome Tor Vergata), Kevin Zahnle (Nasa Ames Research Center), Ludovic Biennier, Daniel Cordier, Robert Georges, Brian Mitchell (Institut de Physique de Rennes), Michel Devel (Institut FEMTO-ST, Besançon), Torrence V. Johnson (Jet Propulsion Laboratory, Caltech), Vincent Boudon (Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne), Caitlin Griffith (Lunar and Planetary Laboratory/ University of Arizona), Nicolas Iro (NASA/Goddard Space Flight Center) et Ulysse Marboeuf (Université Joseph Fourier, Grenoble).

[2« Molecular Signatures in the Near-Infrared Dayside Spectrum of HD 189733b », M. R. Swain, G. Vasisht ; G. Tinetti, J. Bouwman, P. Chen, Y. Yung, D. Deming, & P. Deroo. The Astrophysical Journal 690, L114-L117 (2009).

[3« A temperature and abundance retrieval method for exoplanet atmospheres », N. Madhusudhan, & S. Seager. The Astrophysical Journal 707, 24-39 (2009).

[4« Thermometric soots on warm Jupiters ? », K. Zahnle, M. S. Marley, & J. J. Fortney. Astrophysical Journal, soumis.