La super-Terre 55 Cancri e (alias. Janssen) est quelque peu célèbre, comme l'exoplanète. Découvert à l'origine en 2004, ce monde était l'un des rares dont la découverte était antérieure à la Kepler mission. En 2016, c'était également la première exoplanète à avoir réussi à caractériser son atmosphère. Au fil des ans, plusieurs études ont été menées sur cette planète qui ont révélé des choses plutôt intéressantes sur sa composition et sa structure.
Par exemple, les scientifiques pensaient à une époque que 55 Cancri e était une «planète diamant», alors que des travaux plus récents basés sur des données de la Télescope spatial Spitzer a conclu que sa surface était couverte de lacs de lave chaude. Cependant, une nouvelle étude menée par des scientifiques du Jet Propulsion Laboratory de la NASA indique que malgré sa chaleur de surface intense, 55 Cancri e a une atmosphère comparable à celle de la Terre, mais beaucoup plus chaude!
L’étude, intitulée «Un cas pour une atmosphère sur la Super-Terre 55 Cancri e», The Astrophysical Journal. Dirigée par Isabel Angelo (majeure en physique avec UC Berkeley) avec l'aide de Renyu Hu - astronome et Hubble Fellow avec JPL et Caltech - la paire a mené une analyse plus détaillée de la Spitzer données pour déterminer la probabilité et la composition d'une atmosphère autour de 55 Cancri e.
Des études antérieures sur la planète ont noté que cette super-Terre (qui est deux fois plus grande que notre planète), orbite très près de son étoile. En conséquence, il a une période orbitale très courte d'environ 17 heures et 40 minutes et est verrouillé par la marée (avec un côté constamment tourné vers l'étoile). Entre juin et juillet 2013, Spitzer observé 55 Cancri e et obtenu des données de température en utilisant sa caméra infrarouge spéciale.
Initialement, les données de température étaient considérées comme une indication que de grands dépôts de lave existaient à la surface. Cependant, après avoir ré-analysé ces données et les avoir combinées avec un nouveau modèle développé précédemment par Hu, l'équipe a commencé à douter de cette explication. Selon leurs découvertes, la planète doit avoir une atmosphère épaisse, car les lacs de lave exposés à l'espace créeraient des points chauds de températures élevées.
De plus, ils ont également noté que les différences de température entre le côté jour et le côté nuit n'étaient pas aussi importantes qu'on le pensait auparavant - une autre indication d'une atmosphère. En comparant les changements de luminosité de la planète aux modèles de flux d'énergie, l'équipe a conclu qu'une atmosphère avec des matériaux volatils était la meilleure explication des températures élevées. Comme Renyu Hu l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de la NASA:
«S'il y a de la lave sur cette planète, elle devrait couvrir toute la surface. Mais la lave serait cachée à notre vue par l'atmosphère épaisse. Les scientifiques se demandent si cette planète a une atmosphère comme la Terre et Vénus, ou juste un noyau rocheux et aucune atmosphère, comme Mercure. Les arguments en faveur d'une atmosphère sont désormais plus solides que jamais. »
En utilisant le modèle amélioré de Hu sur la façon dont la chaleur circulerait à travers la planète et irradierait dans l'espace, ils ont constaté que les températures du jour seraient en moyenne d'environ 2573 K (2300 ° C; 4200 ° F). Pendant ce temps, les températures du côté «froid» se situeraient en moyenne entre 1573 et 1673 K (1 300 - 1 400 ° C; 2 400 - à 2 600 ° F). Si la planète n'avait pas d'atmosphère, les différences de température seraient bien plus extrêmes.
Quant à la composition de cette atmosphère, Angelo et Hu ont révélé qu'elle est probablement similaire à celle de la Terre - contenant de l'azote, de l'eau et même de l'oxygène. Bien que beaucoup plus chaude, la densité atmosphérique semblait également similaire à celle de la Terre, ce qui suggère que la planète est très probablement rocheuse (aka. Terrestre) dans sa composition. En revanche, les températures sont beaucoup trop chaudes pour que la surface conserve de l'eau liquide, ce qui rend l'habitabilité non-starter.
Finalement, cette étude a été rendue possible grâce au développement par Hu d'une méthode qui facilite l'étude des atmosphères et des surfaces exoplanètes. Angelo, qui a dirigé l'étude, y a travaillé dans le cadre de son stage au JPL et a adapté le modèle de Hu à 55 Cancri e. Auparavant, ce modèle avait été appliqué uniquement aux géantes de gaz de masse qui orbite près de leurs soleils respectifs (aka. "Hot Jupiters").
Naturellement, cette étude contribue à soulever des questions non résolues, comme la façon dont 55 Cancri e a évité de perdre son atmosphère dans l'espace. Compte tenu de la proximité de la planète avec son étoile et du fait qu'elle est verrouillée à la marée, elle serait soumise à d'intenses radiations. De nouvelles études pourraient aider à révéler comment cela est le cas, et contribueront à faire progresser notre compréhension des grandes planètes rocheuses.
L'application de ce modèle à une Super-Terre est l'exemple parfait de l'évolution de la recherche sur les exoplanètes ces dernières années. Initialement, les scientifiques se sont limités à l'étude des géantes gazeuses qui orbitent près de leurs étoiles (ainsi que de leurs atmosphères respectives) car ce sont les plus faciles à repérer et à caractériser. Mais grâce aux améliorations de l'instrumentation et des méthodes, la gamme de planètes que nous sommes capables d'étudier s'agrandit.
