Minéraux de terres rares découverts sur l’un des mondes les plus dangereux de la galaxie : ScienceAlert

L’une des exoplanètes les plus massives jamais trouvées dans la Voie lactée est devenue beaucoup plus intéressante.

Dans l’atmosphère de KELT-9b, des astronomes ont détecté le terbium, un métal de terre rare, tourbillonnant dans des nuages ​​de métal vaporisé, la première fois que cet élément extrêmement rare a été trouvé sur un monde lointain.

L’équipe a également fait de nouvelles découvertes de vanadium, de baryum, de strontium, de nickel et d’autres éléments, confirmant les découvertes précédentes et suggérant que tout ce qui se passe avec KELT-9b est en effet très étrange.

« Nous avons développé une nouvelle méthode qui permet d’obtenir des informations plus détaillées. Grâce à cela, nous avons détecté sept éléments, dont la substance rare terbium, qui n’a été trouvée auparavant dans l’atmosphère d’aucune exoplanète », dit l’astrophysicien Nicholas Borsato de l’Université de Lund en Suède.

« Trouver du terbium dans l’atmosphère d’une exoplanète est très surprenant. »

KELT-9b est situé dans certains A 670 années lumière Et c’est vraiment l’une des exoplanètes les plus extrêmes. Connue sous le nom de Jupiter chaud, la géante gazeuse est piégée dans une orbite si proche avec son étoile hôte qu’elle se réchauffe à des températures extrêmes.

De plus, KELT-9b orbite autour d’une étoile géante bleue – l’une des étoiles les plus chaudes de tous les temps – sur une orbite très étroite de seulement 1,48 jour.

Cette proximité provoque une vaporisation considérable de l’exoplanète : côté jour, KELT-9b est chauffé à des températures de plus de 4600 kelvins (4 327 degrés Celsius ou 7 820 degrés Fahrenheit). C’est la température la plus chaude que nous ayons jamais vue sur une exoplanète. Elle est plus chaude qu’au moins 80 % de toutes les étoiles connues.

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Heureusement pour nous, KELT-9b tourne de manière à passer entre nous et l’étoile. Cela signifie que les scientifiques ont pu se pencher sur son atmosphère.

Lorsque la lumière des étoiles traverse l’atmosphère de KELT-9b, certaines longueurs d’onde de lumière sont absorbées et réémises par les atomes du gaz. Le signal est petit, mais en empilant les orbites, les astronomes peuvent amplifier le signal pour voir des parties plus claires et plus sombres sur le spectre lumineux de l’étoile lorsque la planète passe, par rapport aux observations de l’étoile seule.

Cela prend un peu d’analyse, mais les scientifiques peuvent regarder la signature de ces parties sombres et claires et identifier quels éléments provoquent des changements dans la lumière.

Grâce à ces données, KELT-9b est devenue la première exoplanète à avoir détecté du fer et du titane dans son atmosphère en 2018. Un an plus tard, les scientifiques ont annoncé qu’ils avaient également trouvé du sodium, du magnésium, du chrome et les métaux des terres rares scandium et yttrium.

Maintenant, Borsato et ses collègues ont affiné les techniques d’analyse pour effectuer des analyses plus détaillées des éléments du spectre de KELT-9b et de son étoile hôte. Leurs résultats ont confirmé les découvertes antérieures d’hydrogène, de sodium, de magnésium, de calcium, de chrome et de fer, et découvert de nombreux minéraux jusque-là inconnus dans les atmosphères des exoplanètes.

Le numéro atomique du terbium 65 a été la vraie surprise. Ici sur Terre, l’élément lourd est extrêmement rare et se trouve généralement à l’état de traces combiné avec d’autres éléments. Nous n’avons pas encore identifié quel terbium minéral naturel domine; Son abondance dans la croûte terrestre est estimée à environ 0,00012 %.

Le trouver sur un autre monde est intéressant car des éléments lourds comme le terbium ne peuvent se former que dans les circonstances les plus violentes, comme une explosion de supernova ou une collision entre deux étoiles à neutrons.

C’est vrai pour tous les éléments plus lourds que le fer, mais la découverte de terbium dans l’atmosphère d’une exoplanète était totalement inattendue, et pourrait nous renseigner sur l’histoire de KELT-9b et de son étoile.

Nous savons qu’ils sont tous les deux relativement jeunes, en ce qui concerne ces choses : seulement environ 300 millions d’années. (Le Soleil, par exemple, a environ 4,6 milliards d’années.) Pour contenir des éléments lourds comme ceux détectés dans l’atmosphère de KELT-9b, ils doivent s’être formés à partir de matériaux contenant des éjectas provenant de l’un de ces événements violents.

Parce que de tels événements se produisent à la fin de la vie d’une étoile, la quantité d’éléments lourds dans l’univers augmente avec le temps.

Plus l’étoile ou l’exoplanète est ancienne, moins le matériau de l’élément est lourd. À l’inverse, les étoiles et les exoplanètes plus jeunes auront plus d’éléments lourds et auront probablement une plus grande diversité.

« En savoir plus sur les éléments lourds nous aide, entre autres, à déterminer l’âge des exoplanètes et comment elles se sont formées », dit Borsato.

Les travaux de l’équipe font également progresser les techniques utilisées pour analyser les atmosphères des exoplanètes. La science est encore assez nouvelle, mais elle progresse à pas de géant; Une nouvelle génération de télescopes va l’étendre de façon exponentielle.

Ce n’est pas seulement pour étudier les valeurs aberrantes, comme KELT-9b. Les scientifiques pensent que notre première découverte de la vie en dehors du système solaire se fera par la découverte de matériel biologique dans l’atmosphère d’un monde extraterrestre.

« Détecter des éléments lourds dans les atmosphères extrêmement chaudes de l’exoplanète est une autre étape vers l’apprentissage du fonctionnement des atmosphères planétaires », dit Borsato. « Plus nous apprenons à connaître ces planètes, plus nous avons de chances de trouver la Terre 2.0 à l’avenir. »

La recherche a été acceptée pour publication dans Astronomie et astrophysiqueet est disponible sur arXiv.