HD 189733 b

HD 189733 b, formellement HD 189733 Ab[N 2] et surnommée de façon informelle Isis, est une planète de type Jupiter chaud. Elle orbite autour de HD 189733 A, une étoile naine (classe de luminosité V[4]) orange (classe spectrale K0[4]) située à une distance de 19,3 ± 0,2 parsecs[11] du Soleil dans la direction de la constellation boréale du Petit Renard[1] - [6] - [7], à proximité de la nébuleuse planétaire de l'Haltère (M27)[6] - [7]. Elle a été détectée en 2005 grâce au système de vitesse radiale par une équipe européenne d'astronomes[N 1] composée principalement de chercheurs du Laboratoire d'astrophysique de Marseille, de l'Observatoire de Haute-Provence et de l'Observatoire de Genève. Sa découverte a été annoncée le 4 octobre 2005 par un communiqué de presse de l'Institut national des sciences de l'univers[6].

Étoile
HD 189733 b
Vue d'artiste du « point bleu profond », HD 189733 b, à la suite de la confirmation en 2013 de sa couleur bleue par le télescope spatial Hubble.
Nom	HD 189733 A
Constellation	Petit Renard[1]
Ascension droite	20^h 00^m 43,71^s[2]
Déclinaison	+22° 42′ 39,1″[2]
Distance	19,45 ± 0,26 pc 63,44 ± 0,85 al[3]
Type spectral	K0V[4]
Magnitude apparente	7,67
Localisation dans la constellation : Petit Renard
Planète
Type	Jupiter chaud
Caractéristiques orbitales
Demi-grand axe (a)	0,031 42 (± 0,000 52) ua
Périastre (q)	0,030 96 ua
Apoastre (Q)	0,031 02 ua
Excentricité (e)	0,001 0 ± 0,000 2
Période (P)	2,218 573 3 ± 0,000 02 d
Distance angulaire	16,1 mas
Inclinaison (i)	(85,76 ± 0,29)°
Caractéristiques physiques
Masse (m)	1,142 ± 0,025 16 M_J
Rayon (R)	(1,138 ± 0,077) R_J, soit (71 492 ± 5 505) km
Gravité de surface (g)	21,2 m/s²
Température (T)	(1 117 ± 42) / 1 000 (surface) à 3 600 K (à 12 700 km d'alt.) K [5]
Atmosphère
Composition	H₂O, CH₄, CO, Na, H, K
Vitesse des vents	8 ± 2 km/s[5]
Découverte
Découvreurs	Bouchy et al.[N 1]
Programme	ELODIE metallicity-biased search for transiting Hot Jupiters
Méthode	Méthode des vitesses radiales et occultation (transits)
Date	15 septembre 2005 (détection[6] - [7]) 4 octobre 2005 (annonce[6])
Lieu	Observatoire de Haute-Provence[7]
Prédécouverte	Hipparcos, années 1990[8]
Autre(s) méthode(s) de détection	Polarimétrie Variation orbitale de luminosité
Statut	confirmée[9] - [10]
Informations supplémentaires
Autre(s) nom(s)	V452 Vulpeculae b (V452 Vul b) AG+22 2072 b ASCC 807144 b BD+22 3887 b EXO 195834+2234.6 b GC 27741 b GJ 4130 b GSC 02141-00972 b HIC 98505 b HIP 98505 b LSPM J2000+2242 b LTT 15851 b 2MASS J20004370+2242391 b NLTT 48568 b PPM 110211 b SAO 88060 b SKY# 37530 b TYC 2141-972-1 b USNO-B1.0 1127-00538857 b uvby98 100189733 b Wolf 864 b YZ 22 7419 b

C'est une des premières planètes détectées hors du Système solaire que les chercheurs ont pu caractériser en déterminant à la fois son rayon et sa masse : 1,14 fois le rayon de Jupiter pour 1,15 fois la masse jovienne[11]. Étant relativement proche, à environ 63 années-lumière de la Terre, elle offre d'intéressantes possibilités d'études à la communauté scientifique[7]. Ainsi, de nombreuses caractéristiques de la planète ont pu être déterminées : c'est la première planète dont une carte thermique a pu être construite, à être détectée par polarimétrie, dans l'atmosphère de laquelle du dioxyde de carbone a pu être détecté (d'autres molécules y ont aussi été trouvées), dont la couleur bleu azur dans le visible a pu être déterminée et dont un transit a pu être détecté en rayons X.

Dénomination

HD 189733 b n'a pour le moment reçu aucun nom officiel reconnu par l'Union astronomique internationale. HD 189733 b est parfois surnommée officieusement Isis[12].

Localisation

Carte montrant la position du système HD 189733 dans le ciel (visible avec la souris 🖰).

HD 189733 b est en orbite autour de HD 189733 A, cette étoile appartient à un système double. Il se situe dans la constellation du Petit Renard.

Détection et découverte

Prédécouverte par Hipparcos

Un premier transit de la planète devant son étoile a été mesuré par le satellite Hipparcos le 26 février 1991[13]. Deux autres transits ont été probablement mesurés par ce même satellite le 17 octobre 1991 et le 20 février 1993[13]. Cependant, ce fait était passé inaperçu à l'époque et n'a été retrouvé qu'après la découverte de la planète par les astronomes[13] - [8]. C'est l'une des rares planètes, avec HD 209458 b, dont le transit a été retrouvé dans les données d'Hipparcos[8].

Transit et spectroscopie Doppler

Le 6 octobre 2005, une équipe d'astronomes annonça la découverte d'une planète transitant devant l'étoile HD 189733[N 3]. La planète fut tout d'abord détectée par spectroscopie Doppler permettant de déterminer sa vitesse radiale. Cette mesure en temps réel permit de détecter l'effet Rossiter–McLaughlin causé par le transit de la planète devant son étoile avant que les mesures photométriques confirment ce transit. En 2006, une équipe menée par Drake Deming annonça avoir détecté une forte émission thermique infrarouge provenant de HD 189733 b en mesurant la diminution du flux, la baisse de l'intensité lumineuse totale, durant l'éclipse de la planète, la période où la planète passe derrière l'étoile.

La planète a une masse estimée 13 % plus importante que celle de Jupiter. Sa période orbitale est de 2,2 jours pour une vitesse orbitale moyenne de 152,5 kilomètres par seconde, soit environ cinq fois plus grande que celle de la Terre. Elle est parfois désignée sous le nom HD 189733 Ab afin de la distinguer de la naine rouge HD 189733 B et bien préciser autour de quelle étoile du système elle tourne. Le système stellaire et planétaire HD 189733 est situé à 63 années-lumière de la Terre dans la constellation du Petit Renard.

Spectre infrarouge

Carte thermique globale de HD 189733 b.

Le 21 février 2007, la NASA annonça que le télescope spatial Spitzer avait mesuré le spectre électromagnétique détaillé de deux planètes, HD 189733 b et HD 209458 b[14]. L'annonce eut lieu en même temps que la publication d'un nouveau numéro de Nature contenant le premier article sur l'observation spectroscopique de l'autre exoplanète, HD 209458 b. Un article fut soumis et publié par l'Astrophysical Journal Letters. Les observations spectroscopiques de HD 189733 b avait été dirigées par Carl Grillmair du Spitzer Science Center de la NASA.

Spectre infrarouge entre 2,5 et 10 microns de HD 189733 b.
Spectre infrarouge entre 7 et 15 microns de HD 189733 b.

Couleur visible

La couleur bleue de la planète a été révélée en utilisant la polarimétrie[15].

En 2008, une équipe d'astrophysiciens est parvenue à détecter et à analyser la lumière visible provenant de la planète par polarimétrie, ce qui constitua une première[16]. Le résultat obtenu fut précisé par la même équipe en 2011[15]. Ils découvrirent que la planète a un albédo significativement plus important dans le bleu que dans le rouge, ce qui leur permit d'en déduire que la planète nous apparaîtrait de couleur bleu profond, le plus probablement à cause de la diffusion Rayleigh et de l'absorption moléculaire dans le rouge[15]. La couleur bleue de la planète fut confirmée en 2013[17], faisant de HD 189733 b la première planète dont la couleur générale a été déterminée par deux techniques différentes.

Cette couleur bleu foncé a valu à HD 189733 b le surnom de « point bleu profond » (deep blue dot en anglais), par analogie au surnom de « point bleu pâle » (pale blue dot) attribué à la Terre.

La couleur bleue de la planète pourrait être le résultat de la diffusion Rayleigh dans l'atmosphère de la planète. À la mi-janvier 2008, des observations spectrales réalisées pendant un transit de la planète permirent, en utilisant ce modèle, de déterminer que la température atteignait 1 340 ± 150 K et que, si cette diffusion est due à l'hydrogène moléculaire (H₂), alors sa pression est de 410 ± 30 millibars au rayon caractéristique de la planète de 0,156 4 R_$\odot$. Pour l'hypothèse de diffusion par des particules condensées, préférée à la précédente, le modèle de l'approximation de Mie permit de déterminer qu'un condensat pourrait être présent à ce même rayon, composé de silicate de magnésium (MgSiO₃) avec des particules d'une taille (en) de l'ordre de 10⁻² à 10⁻¹ micromètre, une pression de quelques microbars à quelques millibars et une température comprise entre 1 340 à 1 540 K[18]. L'effet Rayleigh est confirmé par d'autres modèles[19] et par l'absence apparente d'une stratosphère plus froide à l'ombre sous son atmosphère extérieure. En 2013, une autre équipe d'astrophysiciens[20] utilise le spectrographe du télescope spatial Hubble afin de mesurer le spectre électromagnétique de la lumière visible réfléchie par la planète. Ce faisant, ils confirment la couleur bleu azur de l'objet. Cette teinte proviendrait de nuages hautement réfléchissants contenant des grains de silicates, plus précisément de l'enstatite MgSiO₃[21].

Spectre en rayons X

HD 189733 b, vue en rayons X par Chandra (2013).

En juillet 2013, la NASA annonça les premières observations d'un transit planétaire réalisées en rayons X. Les mesures indiquent que la planète bloque trois fois plus de rayons X que de lumière visible[22].

Évaporation

Vue d'artiste de l'évaporation accrue de l'atmosphère de HD 189733 b à la suite d'une éruption solaire.

En mars 2010, des observations de transits à la longueur d'onde de la raie Lyman alpha de l'hydrogène HI montrèrent que la planète s'évapore à un taux de 1 à 100 gigagrammes (c'est-à-dire 1 000 à 100 000 tonnes) par seconde. La découverte fut faite en détectant l'exosphère étendue d'hydrogène atomique entourant la planète. HD 189733 b est la deuxième planète après HD 209458 b pour laquelle une évaporation atmosphérique a été détectée[23].

Satellites

Aucun satellite n'est connu en 2018 autour de cette planète. Étant donné que cette dernière est extrêmement proche de son étoile, il semble peu probable qu'elle puisse avoir des satellites stables.

Caractéristiques physiques

Taille et masse

HD 189733 b comparée à Jupiter.

La planète a une masse d'environ 1,15 fois celle de Jupiter pour un rayon de 1,14 fois celui de la planète orange. Cette planète bleue a donc une masse volumique de 1 045 kilogrammes par mètre cube. Les éléments précédents mènent à dire que la planète est une géante gazeuse. Sa gravité de surface atteint pour sa part 21,2 mètres par seconde carrée, soit 2,15 fois la valeur sur Terre.

Atmosphère

Vue d'artiste de HD 189733 b, telle qu'on l'imaginait en 2009.

L'atmosphère de HD 189733 b se caractérise par une température de plus de 1 000 °C, des précipitations de particules de verre et des vents soufflant à des vitesses supersoniques, pouvant atteindre 7 000 km/h[24] - [25] - [26] - [27].

Début septembre est annoncée la détection de potassium dans l'atmosphère de cette planète[28].

Possibilité de vie

Le 11 juillet 2007, une équipe dirigée par Giovanna Tinetti avait détecté de la vapeur d'eau dans l'atmosphère d'HD 189733 b, faisant d'elle la deuxième exoplanète sur laquelle la présence d'eau est prouvée, après HD 209458 b[29] - [30]. En mars 2008, on y a détecté du méthane[31]. La découverte de dioxyde de carbone par l'équipe de Mark Swain en décembre 2008 grâce au télescope spatial Hubble a laissé planer un certain optimisme quant à la possibilité de vie sur cette planète, bien que les conditions soient loin d'être idéales à son développement[32]. En mars 2015, Aurélien Wyttenbach et al., de l'Université de Genève, confirment la présence de sodium dans l'atmosphère de la planète[5].

Vents

Selon Aurélien Wyttenbach et al.,des vents d'une vitesse de 8 ± 2 kilomètres par seconde (~28 800 ± 7 200 kilomètres par heure) souffleraient dans la haute atmosphère, à une pression de 0,1-0,001 microbar, autour de 10 000 kilomètres d'altitude[5]. Ce résultat est cependant contesté par Tom Louden et Peter J. Wheatley, de l'Université de Warwick (Royaume-Uni), qui trouvent un décalage vers le rouge moyen de 1,9^+0,7_−0,6 kilomètre par seconde (6 840^+2 520_−2 160 kilomètres par heure)[33]. Selon ces derniers, la vitesse observée du limbe avant est compatible avec une rotation synchrone de la planète (vitesse observée de 2,3^+1,3_−1,5 kilomètres par seconde, là où une rotation synchrone donnerait une valeur de 2,9 kilomètres par seconde, soit un écart de 0,6^+1,3_−1,5 kilomètre par seconde, compatible avec un écart nul) alors que le limbe arrière aurait un décalage de 5,3^+1,0_−1,4 kilomètre par seconde, soit un décalage net de 2,4^+1,0_−1,4 kilomètre par seconde (8 640^+3 600_−5 040 km/h) par rapport à la rotation synchrone[33].

Notes et références

Notes

Cette équipe comprend François Bouchy (LAM, OHP) ; Claire Moutou (LAM) ; N. Iribarne, S. Ilovaisky (OHP) ; Stéphane Udry, Michel Mayor, Frédéric Pont, R. Da Silva, Didier Queloz, Damien Ségransan (OAUG) ; Nuno C. Santos (Observatoire de Lisbonne) ; S. Zucker (Weizmann Institute of Science, Israël).
En particulier depuis la découverte de HD 189733 B.
L'étoile compagnon, dont le nom s'écrit avec un B majuscule à la fin, n'était pas encore connue ; la précision du A pour l'étoile principale, hôte de la planète, n'était alors pas nécessaire.

Références

(en) Résultat pour « HD 189733 » sur l'application Compute constellation name from position de VizieR (consulté le 2 septembre 2015)
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Bibliographie

Publications scientifiques

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[Evans et al. 2013] T. M. Evans et al., « The deep blue color of HD 189733b: albedo measurements with Hubble Space telescope/Space Telescope Imaging Spectrograph at visible wavelengths » [« La couleur bleu profond de HD 189733 b : mesures de l'albédo avec le télescope spatial Hubble / Spectrographe imageur du Télescope spatial aux longueurs d'onde visibles »], The Astrophysical Journal, n^o 772(2), L16,‎ 2013 (lire en ligne)
[Hébrard et Lecavelier des Étangs 2005] (en) Guillaume Hébrard et Alain Lecavelier des Étangs, « A posteriori detection of the planetary transit of HD 189733 b in the Hipparcos photometry » [« Détection a posteriori du transit planétaire de HD 189733 b dans la photométrie d'Hipparcos »], Astronomy and Astrophysics, vol. 445, n^o 1,‎ janvier 2006, p. 341-346 (DOI 10.1051/0004-6361:20054308, Bibcode 2006A&A...445..341H, arXiv astro-ph/0510286, résumé, lire en ligne [html], consulté le 22 mars 2015)
L'article a été reçu par la revue Astronomy and Astrophysics le 5 octobre 2005 et accepté par son comité de lecture le 10 octobre 2005.
[de Kok et al. 2013] Remco J. de Kok et al., « Detection of carbon monoxide in the high-resolution day-side spectrum of the exoplanet HD 189733b », ArXiv,‎ avril 2013 (arXiv 1304.4014)
Outre Remco J. de Kok, les coauteurs sont Matteo Brogi, Ignas A. G. Snellen, Jayne Birkby, Simon Albrecht et Ernst J. W. de Mooij.
[Koen et al. 2010] (en) C. Koen et al., « UBV(RI)_CJHK observations of Hipparcos-selected nearby stars », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 403, n^o 4,‎ avril 2010, p. 1949-1968 (DOI 10.1111/j.1365-2966.2009.16182.x, Bibcode 2010MNRAS.403.1949K, résumé, lire en ligne [PDF], consulté le 2 septembre 2015)
Les coauteurs de l'article sont, outre C. Koen : D. Kilkenny, F. van Wyk et F. Marang.
L'article, daté du 15 novembre 2009, a été reçu par la revue le 7 décembre 2009, accepté par son comité de lecture le jour même et mis en ligne le 21 avril 2010.
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[Wyttenbach et al. 2015] Aurélien Wyttenbach et al., « Spectrally resolved detection of sodium in the atmosphere of HD189733b with the HARPS spectrograph » [« Détection résolue spectralement du sodium dans l'atmosphère de HD 189733 b avec le spectrographe HARPS »], arXiv,‎ mars 2015 (arXiv 1503.05581)
Outre Aurélien Wyttenbach, les coauteurs sont David Ehrenreich, Christophe Lovis, Stéphane Udry et Francesco Pepe.

Articles institutionnels

[INSU 2005] « Eclipse d'une étoile par une exoplanète proche de notre système solaire » [html], sur insu.cnrs.fr, Institut national des sciences de l'univers, 4 octobre 2005 (consulté le 2 septembre 2015)
[OHP 2005] « Eclipse d’une étoile par une exoplanète proche de notre système solaire » [html], sur obs-hp.fr, Observatoire de Haute-Provence, publié le 5 octobre 2015 (consulté le 2 septembre 2015)
[Spitzer/Caltech 2007] « NASA's Spitzer Finds Water Vapor on Hot, Alien Planet », www.spitzer.caltech.edu (consulté le 19 mars 2008)

Presse de vulgarisation et presse généraliste

[BBC 2008] « Water vapour found on exoplanet », news.bbc.co.uk (consulté le 19 mars 2008)
[Bailly / PLS 2013] Sean Bailly, « Une exoplanète bleue… mais sans océans », Pour la Science, n^o 431,‎ septembre 2013 (6 août 2013 sur le site web), p. 11 (lire en ligne)
[Pont et Evans / PLS 2014] Frédéric Pont et Thomas Evans, « Les couleurs des exoplanètes », Pour la Science,‎ avril 2014 (lire en ligne)

Voir aussi

Liens externes

(en) HD 189733 b sur L'Encyclopédie des planètes extrasolaires de l'Observatoire de Paris.
(en) HD 189733 b sur la base de données Exoplanet Data Explorer
(en) HD 189733 b sur la base de données NASA Exoplanet Archive du NASA Exoplanet Science Institute
(en) HD 189733b sur la base de données Simbad du Centre de données astronomiques de Strasbourg.

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