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Les premiers résultats de CHEOPS dévoilent les propriétés d’une planète extrême

Vendredi 25 septembre 2020

Le télescope spatial CHEOPS tient ses promesses : ses premières observations révèlent le visage de l’exoplanète WASP-189b – une planète où règne des conditions extrêmes. CHEOPS est une mission de l’Agence spatiale européenne (ESA) dirigée par des laboratoires suisses avec la participation de nombreux laboratoires européens dont plusieurs français (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) - CNRS, Aix-Marseille Université, CNES ; Institut d’Astrophysique de Paris - CNRS-Sorbonne Université, Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides (IMCCE)-Observatoire de Paris-PSL University- Sorbonne Université, IPAG/Université Grenoble-Alpes, IPGP/Université de Paris).

Huit mois après la mise en orbite du télescope spatial CHEOPS autour de la Terre, la première publication scientifique utilisant des données fournies par CHEOPS vient de paraître. CHEOPS est la première mission de l’ESA destinée à l’exploration d’exoplanètes déjà identifiées. Les exoplanètes sont des planètes tournant autour d’autres étoiles que le Soleil. La détection de la première exoplanète en 1995, depuis l’Observatoire de Haute Provence, a été récompensée par le prix Nobel de physique 2019 décerné aux Suisses Michel Mayor et Didier Queloz.

CHEOPS a été conçu dans le cadre d’une collaboration entre l’ESA, la Suisse et différents pays européens. Un consortium de plus d’une centaine de scientifiques et ingénieurs originaires de onze pays européens a ainsi participé à la construction du satellite pendant cinq ans. Le LAM, seul laboratoire français impliqué dans la conception de la mission, a fourni une pièce maitresse pour le succès de la mission. Son équipe planétologie a en effet conçu et réalisé le logiciel qui assure le traitement automatique des données de CHEOPS.

Magali Deleuil, Professeur à Aix-Marseille Université et responsable de l’équipe planétologie du LAM commente ainsi les premiers résultats de la mission « Ces résultats obtenus à partir des données fournies par CHEOPS décrivent l’exoplanète WASP-189b et mettent clairement en évidence que CHEOPS est à la hauteur de nos espérances. » Et d’ajouter : « Ces résultats montrent que les observations faites par CHEOPS sont aussi précises que prévu et que les outils que nous avons développés pour le traitement des données fonctionnent parfaitement ».

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Cheops wasp 189 system
Crédit : ESA/Airbus/CHEOPS Mission Consortium

L’une des planètes connues les plus extrêmes L’objet des observations faites par CHEOPS pour ce premier résultat est WASP-189b, une exoplanète en orbite autour de l’étoile appelée HD 133112. Celle-ci, plus grosse et plus chaude que notre Soleil, émet une lumière bleutée. Elle se situe à 322 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Balance.

Monika Lendl, astrophysicienne à l’Université de Genève, qui a coordonné l’étude, décrit ainsi l’exoplanète : « WASP-189b est vingt fois plus proche de son étoile que la Terre du Soleil ; elle en fait le tour en moins de trois jours ! De plus, c’est une planète géante mesurant une fois et demie la taille de Jupiter, qui est la plus grosse planète de notre système solaire. Aussi, du fait de sa proximité avec son étoile elle possède une température extrême, c’est pourquoi on l’appelle un Jupiter ultra-chaud. »

Les objets planétaires tels que WASP-189b sont hors du commun. En raison des effets de marées très intenses résultant de leur proximité avec leur étoile, ils ont un côté jour permanent, toujours exposé à la lumière de l’étoile, et un côté nuit permanent, toujours dans l’ombre. C’est ce qui distingue, par exemple, son climat de celui des géantes gazeuses Jupiter et Saturne dans notre système solaire. Sur la base des observations de CHEOPS, l’équipe scientifique évalue la température de WASP-189b à 3 200 degrés Celsius. De telles températures sont capables de vaporiser le fer, faisant de WASP-189b une des planètes les plus extrêmes connues.

Des mesures de luminosité de très grande précision Il est bien évidemment impossible d’avoir l’image d’une planète aussi distante de la Terre et aussi proche de son étoile. Mais CHEOPS mesure la lumière des étoiles avec une très grande précision et ainsi, à chaque fois que, vue depuis la Terre, l’exoplanète passe entre CHEOPS et l’étoile, on observe une infime diminution de la luminosité de l’étoile. Ce passage, appelé « transit » signe de manière indirecte la présence d’une exoplanète.

Étonnement, lorsque c’est au tour de la planète de passer derrière l’étoile, une baisse de lumière, encore plus petite, est aussi observée ! En effet, le fait que l’exoplanète WASP-189b soit très proche de son étoile rend son côté jour tellement brillant que les chercheurs peuvent mesurer la lumière « manquante » lorsque la planète passe derrière l’étoile. Ils ont donc observé WASP-189b pendant plusieurs passages derrière son étoile et ils ont ainsi pu en déduire sa luminosité. L’équipe a ainsi constaté que la planète ne reflète pas beaucoup la lumière de son étoile. Ceci est lié à l’absence de nuages qui ne peuvent pas se former à des températures aussi élevées. Par conséquent, la planète chauffe fortement et émet, elle aussi, de la lumière : elle rougeoie !

L’étoile en elle-même est également unique Les mesures de CHEOPS sont si précises qu’elles permettent également d’en apprendre plus sur l’étoile-hôte de WASP-189b. En effet, la baisse de lumière enregistrée par CHEOPS lors des transits n’est pas constante ce qui permet de déduire que la surface de l’étoile présente des zones plus sombres que d’autres. Les scientifiques pensent que ces variations se produisent lorsque l’étoile tourne très vite sur elle-même, car dans ce cas elle se déforme légèrement et s’allonge. Les parties de l’étoile plus éloignées de son centre deviennent alors plus froides et donc plus sombres.

Ces premiers résultats obtenus grâce à CHEOPS sont remarquables et des plus prometteurs. Ce système, très lumineux et aussi extrême, constituera une référence pour de futures études. Ainsi, il est clair que CHEOPS va pouvoir observer les planètes qui seront prochainement et faire considérablement avancer nos connaissances. « Les prochaines publications sont déjà en cours de préparation », révèle Willy Benz, professeur d’astrophysique à l’Université de Berne et responsable scientifique de CHEOPS.

L’implication de la France dans CHEOPS Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) a développé le logiciel de traitement et de calibration des données. Le LAM, l’IPAG (Grenoble), l’IMCCE (Paris), l’IAP (Paris) et l’IPGP (Paris) sont impliqués dans l’analyse scientifique des données sur des sujets aussi divers que la dynamique des systèmes planétaires et l’analyse de leur stabilité, la mesure de l’intensité des effets de marées et de la déformation des corps célestes, la détermination précise du rayon des planètes, la détection possible d’anneaux, de satellites, ou de co-orbitaux. Avec ces laboratoires, soutenus par les universités, le CNRS et le CNES, la France participe activement à la mission CHEOPS.

Contact

Thierry Botti, Responsable du service Communication / Tél. : 04 95 04 41 96