Une équipe d’astronomes a observé de l’hélium s’échapper de l’atmosphère de LHS 1140 b, une exoplanète rocheuse située dans la zone habitable d’une étoile naine rouge, à 49 années-lumière de la Terre. L’étude confirme pour la première fois qu’une planète rocheuse hors du Système solaire conserve une atmosphère.
L’équipe de Collin Cherubim a détecté de l’hélium dans l’atmosphère de LHS 1140 b, une planète 70 % plus volumineuse que la Terre. Cette exoplanète orbite en 25 jours autour d’une naine rouge, dans la zone habitable de son étoile. La Voie lactée dépasse 100 000 années-lumière de diamètre. À cette échelle, LHS 1140 b se situe tout près du Système solaire. Avant ces travaux, les autres planètes rocheuses observées en zone habitable ressemblaient à des cailloux nus, sans trace mesurable d’air autour d’elles.
Le télescope Magellan Clay capte la signature de l’hélium
À l’observatoire de Las Campanas, dans le désert d’Atacama, le télescope Magellan Clay a observé le transit de LHS 1140 b devant son étoile. Cette approche, fondée sur la spectroscopie de transmission, analyse la lumière de l’étoile qui traverse l’atmosphère de la planète pendant le transit. Juste avant ce passage, puis quelques minutes après, l’équipe de Collin Cherubim a repéré une absorption excédentaire dans le spectre de la lumière stellaire, à la longueur d’onde propre à l’hélium. Le gaz s’échappe alors de la haute atmosphère de la planète, vers l’espace. Selon Collin Cherubim, cette détection a surtout confirmé que la planète conserve une atmosphère.
L'’hélium seul ne renseigne pas sur la composition complète de l’air de LHS 1140 b. Il a prouvé en revanche que la planète a gardé du gaz depuis des milliards d’années, malgré la proximité de son étoile. Laura Kreidberg, astronome à l’institut Max Planck pour l’astronomie, voit dans cette détection un jalon pour la recherche de mondes habitables, sans avoir participé à l'’étude.
Auparavant, les indications d’atmosphères sur des planètes rocheuses provenaient uniquement de signaux indirects. Cette fois, les astronomes ont mesuré l’hélium directement, pour la première fois sur une planète de ce type.
Une atmosphère protège la surface d’une planète contre les radiations de son étoile. Elle retient aussi l’eau liquide, nécessaire à la vie. Selon Laura Kreidberg il y a des chances de trouver des environnements habitables en dehors du Système solaire.
Autour de la même étoile, une seconde planète rocheuse orbite aux côtés de LHS 1140 b. Cette voisine n’a livré, jusqu’ici, aucun signe d’atmosphère comparable.
La planète résiste aux radiations de son étoile
Les naines rouges émettent des éruptions plus fréquentes que le Soleil, capables d’arracher l’air des planètes proches. Cette activité faisait douter les astronomes. Une planète rocheuse peut-elle garder une atmosphère si près d’une telle étoile ? Pourtant, l’hélium détecté par l’équipe de Collin Cherubim a prouvé que du gaz subsistait dans sa haute atmosphère après des milliards d’années d’exposition aux radiations stellaires.
Jusqu'’à cette étude, seules des planètes bien plus massives, proches de la catégorie des sous-Neptunes, avaient révélé une fuite d’hélium mesurable. Aucune planète rocheuse de la taille de LHS 1140 b n’avait produit un signal comparable. La masse de la planète explique en partie cette différence. Un monde plus petit retient moins facilement son enveloppe gazeuse. Depuis le sol, les astronomes doivent alors repérer un signal beaucoup plus faible.
Il n’y a pas eu besoin d’instrument spatial pour repérer l’hélium. Le télescope Magellan Clay, installé au sol, a capté le signal grâce à un spectrographe capable d’isoler la raie infrarouge propre à ce gaz.
Jason Dittmann enseigne l’astronomie à l’université de Floride et signe l’étude comme coauteur. Selon lui les observations du télescope James Webb, prévues sur quatre à cinq ans, chercheront de l’eau dans l’atmosphère de la planète. Une telle détection distinguerait une atmosphère stable d’un simple dégazage occasionnel.
