Une autre technique a été ajoutée à la boîte à outils des chasseurs d'exo-planètes, et elle ne nécessite pas d'énormes télescopes terrestres ou des observatoires spatiaux. Cette nouvelle technique au sol permettra l'étude des atmosphères des planètes en dehors de notre système solaire, accélérant ainsi notre recherche de planètes semblables à la Terre avec des molécules liées à la vie.
Le 11 août 2007, Mark Swain du JPL et son équipe ont transformé la NASA Infrared Telescope Facility - un télescope de 3 mètres au sommet du Mauna Kea, à Hawaï - vers la chaude planète de taille Jupiter HD 189733b de la constellation Vulpecula . Tous les 2,2 jours, la planète orbite autour d'une étoile de la séquence principale de type K légèrement plus froide et plus petite que notre Soleil. HD189733b avait déjà permis des avancées révolutionnaires dans la science des exoplanètes, notamment la détection de vapeur d'eau, de méthane et de dioxyde de carbone à l'aide de télescopes spatiaux.
En utilisant une nouvelle méthode d'étalonnage pour éliminer les erreurs d'observation systématiques causées par l'instabilité de l'atmosphère terrestre, ils ont obtenu une mesure révélant des détails sur la composition et les conditions atmosphériques du HD189733b, une réalisation sans précédent d'un observatoire basé sur la Terre.
Ils ont détecté du dioxyde de carbone et du méthane dans l'atmosphère de l'exo-planète HD 189733b avec le spectrographe SpeX, qui divise la lumière en ses composants pour révéler les signatures spectrales distinctives de différents produits chimiques. Leur travail clé a été le développement de la nouvelle méthode d’étalonnage pour éliminer les erreurs d’observation systématiques causées par la variabilité de l’atmosphère terrestre et l’instabilité due au mouvement du système du télescope alors qu’il suit sa cible.
Il a fallu aux chercheurs plus de deux ans pour développer leur méthode afin qu'elle puisse être appliquée aux observations spectroscopiques avec le télescope de 3 mètres, permettant l'identification de molécules spécifiques telles que le méthane et le dioxyde de carbone.
"Grâce à ce travail, nous avons maintenant la perspective excitante que d'autres télescopes terrestres convenablement équipés mais relativement petits devraient être capables de caractériser les exoplanètes", a déclaré John Rayner, scientifique de soutien à la NASA Infrared Telescope Facility, qui a construit le spectrographe SpeX. "Certains jours, nous ne pouvons même pas voir le Soleil avec le télescope, et le fait que d'autres jours nous pouvons maintenant obtenir le spectre d'une exoplanète à 63 années-lumière de là est étonnant."
Au cours de leurs observations, l'équipe a découvert une émission infrarouge brillante inattendue de méthane qui se démarque du côté jour de HD198733b. Cela pourrait indiquer une sorte d'activité dans l'atmosphère de la planète qui pourrait être liée à l'effet du rayonnement ultraviolet de l'étoile mère de la planète frappant la haute atmosphère de la planète, mais une étude plus détaillée est nécessaire.
"Un objectif immédiat pour utiliser cette technique est de caractériser plus complètement l'atmosphère de cette exoplanète et d'autres, y compris la détection de molécules organiques et peut-être prébiotiques" comme celles qui ont précédé l'évolution de la vie sur Terre, a déclaré Swain. "Nous sommes prêts à entreprendre cette tâche." Certaines des premières cibles seront les super-Terres. Utilisée en synergie avec les observations de Hubble, Spitzer et du futur télescope spatial James Webb de la NASA, la nouvelle technique "nous donnera une manière absolument brillante de caractériser les super-Terres", a déclaré Swain.
Leur travail est rapporté aujourd'hui dans l'édition du 3 février 2010 de La nature.
Pour une grande FAQ sur l'utilisation du spectre pour étudier les exoplanètes, consultez cette page du Max Planck Institute for Astronomy.
Sources: Institut Max Planck d'astronomie, STFC
