Le chercheur principal de l’équipe de découverte est David Charbonneau du California Institute of Technology et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Les autres membres de l’équipe sont Timothy Brown du National Center for Atmospheric Research, Robert Noyes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et Ronald Gilliland du Space Telescope Science Institute. L’équipe a utilisé le spectromètre de Hubble (le Space Telescope Imaging Spectrograph, ou STIS) pour analyser le spectre lumineux. Leurs découvertes seront publiées dans l’Astrophysical Journal. « C’est juste un résultat remarquable », déclare Alan Boss du Carnegie Institute de Washington. « La première détection de l’atmosphère d’une planète extrasolaire signifie que nous sommes entrés dans une nouvelle phase de l’ère de la découverte et de la caractérisation des planètes. »
Hubble n’a jamais été conçu pour rechercher des planètes extrasolaires. Mais l’utilisation de cette technique pourrait permettre aux scientifiques d’utiliser Hubble pour mesurer les signatures chimiques des atmosphères d’autres planètes extrasolaires, tant que les planètes peuvent être vues transitant leur étoile depuis la Terre. « J’adore cette observation car c’est une surprise », déclare Bruce Margon du Space Telescope Science Institute. « Ce n’est pas une surprise qu’il y ait des planètes autour d’autres systèmes solaires – je pensais que nous trouverions cela de mon vivant – et je suppose que je pensais que nous trouverions des preuves d’atmosphères autour de planètes en dehors de notre système solaire de mon vivant, mais Je n’aurais jamais pensé que Hubble serait capable de le faire. Il y a deux ans, des scientifiques ont détecté la planète transitant par l’étoile HD 209458. Lorsque la planète passe devant l’étoile, elle bloque une partie de la lumière stellaire et nous observons une très légère atténuation de l’étoile pendant la durée du transit. 
La planète HD 209458b est un « Jupiter chaud » – une planète qui a à peu près la même taille et la même masse que Jupiter, mais beaucoup plus proche de son étoile et donc beaucoup plus chauffée. Les Jupiters chauds connaissent des températures de l’ordre de milliers de degrés centigrades. Parmi toutes les quelque 80 planètes extrasolaires découvertes à ce jour, il y a environ 15 Jupiters chauds. Mais HD 209458b est unique car, contrairement aux autres Jupiters chauds, l’inclinaison de l’orbite de cette planète le fait passer devant l’étoile par rapport à notre ligne de visée depuis la Terre. Alors que les autres Jupiters chauds passent sans aucun doute devant leurs étoiles de la même manière, nous ne les voyons tout simplement pas sous l’angle nécessaire pour remarquer une atténuation de leurs étoiles.
HD 209458b est estimée à 70% de la masse de Jupiter, soit 220 fois plus massive que la Terre. Les observations de transit par Hubble et les télescopes au sol ont confirmé que la planète est principalement gazeuse, plutôt que liquide ou solide. La planète ressemble donc probablement aux géantes gazeuses Jupiter et Saturne. HD 209458b passe devant son étoile tous les 3,5 jours. Cette orbite extrêmement courte est due à sa proximité avec l’étoile – à seulement quatre millions de kilomètres de la surface de l’étoile. Parce que la planète orbite si près de son étoile, son atmosphère est chauffée à 1 100 degrés Celsius (2 000 degrés Fahrenheit).
« Si vous visitiez cette planète, la première chose qui arriverait serait que le changement dans vos poches fondrait », explique Brown. « Ce n’est pas une demeure pour la vie. » Bien que la proximité de cette planète près de son Soleil la rende inhospitalière à la vie, la période orbitale rapide fait de la planète une cible idéale pour des observations répétées. Les scientifiques ont observé quatre transits distincts de HD 209548b. Lors de chaque transit, une petite fraction de la lumière de l’étoile en route vers la Terre traversait l’atmosphère de la planète. Lorsque la couleur de la lumière a été analysée par STIS, l’« empreinte digitale » révélatrice du sodium a été détectée. 
Lorsque la lumière traverse un gaz, certaines des longueurs d’onde lumineuses sont souvent absorbées. Cette lumière absorbée apparaît sous forme de lignes noires dans la gamme des couleurs arc-en-ciel du spectre de la lumière visible. Différents éléments absorbent la lumière à différentes longueurs d’onde. Le sodium, par exemple, absorbe deux couleurs de lumière dans la partie jaune-vert du spectre. Ainsi, en observant quelles parties du spectre ne traversent pas le gaz (c’est-à-dire apparaissent sous forme de lignes noires), on peut déterminer la composition du gaz. Dans cette étude, il y avait une complication en ce que l’étoile avait aussi du sodium dans ses couches externes. Afin de surmonter cette complication, les scientifiques ont recherché des changements dans la signature de sodium de la lumière lors du transit de la planète. Les scientifiques ont observé que lorsque la planète passait devant l’étoile, les raies du sodium sur le spectre s’approfondissaient. 
« C’est une observation très difficile », dit Margon. « Ce contraste subtil dans la signature du sodium lorsque la planète bloque l’étoile n’est qu’une partie sur dix mille. Ce n’est donc qu’un murmure de différence. Et pourtant Hubble a réussi à détecter cette différence. Le sodium n’est pas vraiment très abondant dans l’atmosphère de Jupiter (seulement quelques parties par million) et les scientifiques n’ont aucune raison de croire que l’atmosphère de HD 209458b soit différente. La raison pour laquelle les scientifiques ont recherché le sodium – par opposition à tout autre élément – est que le sodium a une signature spectrographique très forte.
« C’est l’équivalent spectral d’une mouffette », explique Brown. « Vous n’avez pas besoin de beaucoup de lui dans l’air avant de le remarquer. C’est vraiment la raison de le chercher. « La planète dans son ensemble est principalement composée d’hydrogène et d’hélium, et le sodium n’est qu’un élément », explique Charbonneau. « Le sodium nous dit simplement qu’il y a vraiment une atmosphère. » « Nous avons en fait mesuré moins de sodium que prévu », poursuit Charbonneau. « Une des raisons à cela peut être que la planète a des nuages élevés qui absorbent la lumière, et nous ne voyons que le sodium au sommet de l’atmosphère. Ou il se pourrait que le sodium ait réagi et formé des molécules plus compliquées, et qu’il ait plu hors de l’atmosphère.
Les scientifiques pensent qu’ils pourraient utiliser une autre technique pour aider à résoudre ce puzzle de sodium, ainsi qu’étudier d’autres aspects de l’atmosphère de la planète. « Alors que la planète tourne autour de l’étoile, nous savons qu’il y a des moments où la planète sera complètement illuminée ; où il apparaîtrait comme une pleine lune », explique Charbonneau. « Il passerait derrière le soleil, puis réapparaîtrait sous la forme d’une pleine lune. En mesurant ce signal on-off-on, nous pourrions en savoir plus sur la luminosité, et donc sur la composition chimique de l’atmosphère. Donc en utilisant ces deux techniques : la transmission – quand la planète est devant – et la réflexion – quand la planète est derrière – je pense qu’on pourrait vraiment commencer à cerner cette atmosphère planétaire.
L’idée d’utiliser les transits pour sonder les atmosphères remonte à 300 ans. Les astronomes observant la planète Vénus alors qu’elle passait devant le Soleil ont remarqué un scintillement flou autour de Vénus. Ce miroitement était une indication de l’atmosphère de Vénus. Mais jamais auparavant les scientifiques n’avaient été capables de détecter des atmosphères sur des planètes en dehors de notre système solaire. « Il s’agit de la première mesure jamais réalisée d’un atome de n’importe quelle atmosphère d’une planète extrasolaire », déclare Margon. On peut imaginer que dans quelques années nous ferons des [études comparatives] des atmosphères planétaires.
«Je dirais en résumé que nous avons ici deux résultats», déclare Charbonneau. « Nous avons fait la première détection d’une atmosphère d’une planète autour d’une autre étoile semblable au soleil. Nous avons mesuré le sodium dans cette atmosphère, et nous avons découvert les nuages et la chimie qui se produisent dans cette atmosphère. L’autre point est que nous avons démontré qu’en utilisant cette technique avec le télescope spatial Hubble, nous pouvons atteindre la sensibilité dont nous avons besoin pour étudier les atmosphères de cette manière. Au cours des prochains mois et des prochaines années, nous espérons recueillir plus de données très rapidement sur ce système – et également sur les futurs systèmes planétaires en transit qui seront découverts – pour rechercher d’autres atomes et molécules dans ces atmosphères telles que le méthane, le dioxyde de carbone , et même de l’eau.
Et après c’est ce qui s’est passé ?
« Ceci est un aperçu des attractions à venir », explique Boss. « Il y aura un certain nombre de mises à jour successives de la science spatiale au cours des dix prochaines années qui annonceront les résultats des télescopes de la NASA qui ont été conçus spécifiquement pour rechercher des planètes extrasolaires. » Pendant ce temps, l’équipe de découverte examinera à nouveau HD 209458 avec le télescope spatial Hubble. Ils prévoient de regarder dans plus de couleurs du spectre de l’étoile pour essayer de déterminer d’autres éléments de l’atmosphère de la planète. Le système solaire pourrait également avoir des planètes supplémentaires beaucoup plus éloignées de l’étoile, avec des orbites de quelques années. Si de telles planètes sont découvertes, l’équipe comparera les différences chimiques entre les atmosphères des planètes. « Si nous devions trouver des systèmes de plusieurs planètes autour d’une étoile, nous nous attendrions à les trouver sur le même plan orbital », explique Charbonneau. «Ce système n’est étudié que depuis quelques années. En regardant plus longtemps, nous découvrirons probablement des planètes supplémentaires. Il ne nous reste plus qu’à attendre quelques années. »
Hubble effectue les premières mesures directes de l’atmosphère sur le monde autour d’une autre étoile
Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble ont fait la première détection directe de l’atmosphère d’une planète en orbite autour d’une étoile en dehors de notre système solaire. Leurs observations uniques démontrent qu’il est possible avec Hubble et d’autres télescopes de mesurer la composition chimique des atmosphères de planètes extraterrestres et de rechercher potentiellement les marqueurs chimiques de la vie au-delà de la Terre. La planète orbite autour d’une étoile jaune semblable au Soleil appelée HD 209458, située à 150 années-lumière dans la constellation de Pégase.
Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont fait la première détection directe de l’atmosphère d’une planète en orbite autour d’une étoile en dehors de notre système solaire et ont obtenu les premières informations sur sa composition chimique. Leurs observations uniques démontrent qu’il est possible avec Hubble et d’autres télescopes de mesurer la composition chimique des atmosphères des planètes extrasolaires et de rechercher potentiellement des marqueurs chimiques de la vie au-delà de la Terre.
La planète orbite autour d’une étoile jaune semblable au Soleil appelée HD 209458, une étoile de septième magnitude (visible dans un télescope amateur), qui se trouve à 150 années-lumière dans la constellation d’automne de Pégase. Sa composition atmosphérique a été sondée lorsque la planète est passée devant son étoile mère, permettant aux astronomes pour la première fois de voir la lumière de l’étoile filtrée à travers l’atmosphère de la planète.
Le chercheur principal David Charbonneau du California Institute of Technology (Pasadena, Californie) et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge, Massachusetts), Timothy Brown du National Center for Atmospheric Research (Boulder, Colorado) et ses collègues ont utilisé le spectromètre de Hubble (le Space Telescope Imaging Spectrograph) pour détecter la présence de sodium dans l’atmosphère de la planète. « Cela ouvre une nouvelle phase passionnante d’exploration des planètes extrasolaires, où nous pouvons commencer à comparer et à contraster les atmosphères des planètes autour d’autres étoiles », explique Charbonneau.
Les astronomes ont en fait vu moins de sodium que prévu pour la planète de classe Jupiter, ce qui a conduit à une interprétation selon laquelle les nuages à haute altitude dans l’atmosphère extraterrestre pourraient avoir bloqué une partie de la lumière. (Les résultats doivent être publiés dans l’Astrophysical Journal). L’observation de Hubble n’a pas été réglée pour rechercher des gaz attendus dans une atmosphère de maintien de la vie (ce qui est improbable pour une planète aussi chaude que celle observée). Néanmoins, cette technique d’observation unique ouvre une nouvelle phase dans l’exploration des planètes extrasolaires, disent les astronomes. De telles observations pourraient potentiellement fournir la première preuve directe de la vie au-delà de la Terre en mesurant des abondances inhabituelles de gaz atmosphériques causées par la présence d’organismes vivants.
La planète en orbite autour de HD 209458 a été découverte en 1999 grâce à sa légère traction gravitationnelle sur l’étoile. Sur la base de cette observation, la planète est estimée à 70% de la masse de la planète géante Jupiter (soit 220 fois plus massive que la Terre). Par la suite, les astronomes ont découvert que la planète passait devant l’étoile, provoquant un très léger assombrissement de l’étoile pendant la durée du transit. Cela signifie que l’orbite de la planète est inclinée par rapport à notre ligne de visée depuis la Terre. C’est le seul exemple de transit parmi toutes les planètes extrasolaires découvertes à ce jour.
La planète est une cible idéale pour des observations répétées car elle transite par l’étoile tous les 3,5 jours – ce qui est le temps extrêmement court qu’il faut à la planète pour tourner autour de l’étoile à une distance de seulement 4 millions de miles de la surface brûlante de l’étoile. Cette proximité précaire avec l’étoile chauffe l’atmosphère de la planète à une température torride de 2000 degrés Fahrenheit (1100 degrés Celsius). Les précédentes observations de transit par Hubble et des télescopes au sol ont confirmé que la planète est principalement gazeuse, plutôt que liquide ou solide, car sa densité est inférieure à celle de l’eau. (La Terre, une planète rocheuse plutôt que gazeuse, a une densité moyenne cinq fois supérieure à celle de l’eau.) Ces observations antérieures ont donc établi que la planète est une géante gazeuse, comme Jupiter et Saturne. 
L’orbite rapide de la planète a permis à Hubble d’effectuer des observations de quatre transits distincts à la recherche de preuves directes d’une atmosphère. Lors de chaque transit, une petite fraction de la lumière de l’étoile a traversé l’atmosphère de la planète en route vers la Terre. Lorsque la couleur de la lumière a été analysée par un spectrographe, « l’empreinte digitale » révélatrice du sodium a été détectée. Bien que l’étoile ait également du sodium dans ses couches externes, le STIS a mesuré avec précision l’influence supplémentaire du sodium dans l’atmosphère de la planète. L’équipe – comprenant Robert Noyes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et Ronald Gilliland du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland – prévoit ensuite de regarder à nouveau HD 209458 avec Hubble dans d’autres couleurs du spectre de l’étoile pour voir lesquelles sont filtrées par l’atmosphère de la planète. Ils espèrent éventuellement détecter du méthane, de la vapeur d’eau, du potassium et d’autres produits chimiques dans l’atmosphère de la planète. Une fois que d’autres géantes en transit seront découvertes dans les prochaines années, l’équipe espère caractériser les différences chimiques entre les atmosphères de ces planètes.
Ces découvertes anticipées aideraient finalement les astronomes à mieux comprendre une classe bizarre de planètes extrasolaires découvertes ces dernières années et appelées « Jupiters chauds ». Ils ont la taille de Jupiter mais orbitent plus près de leurs étoiles que la minuscule planète Mercure de notre système solaire. Bien que Mercure soit une roche brûlée, ces planètes ont suffisamment de gravité pour conserver leur atmosphère, bien que certaines soient suffisamment chaudes pour faire fondre le cuivre. La théorie conventionnelle est que ces planètes géantes n’auraient pas pu naître si près de leurs étoiles. Les interactions gravitationnelles avec d’autres corps planétaires ou les forces gravitationnelles dans un disque circumstellaire ont dû transporter ces géantes via des orbites en spirale précairement proches de leurs étoiles depuis leur lieu de naissance plus loin, où elles se sont accumulées en gaz et en poussière au fur et à mesure de leur formation.
Les télescopes spatiaux américains et européens de taille moyenne proposés pourraient permettre la détection de nombreuses planètes semblables à la Terre beaucoup plus petites par des techniques de transit au cours de la prochaine décennie. Les chances de détection seront plus difficiles, car la détection d’une planète en orbite à une distance semblable à celle de la Terre signifiera qu’un alignement orbital beaucoup plus serré est nécessaire pour un transit. Et les transits seraient beaucoup moins fréquents pour les planètes avec une période orbitale d’un an, plutôt que de jours. A terme, l’étude de l’atmosphère de ces planètes semblables à la Terre nécessitera des mesures méticuleuses par les futurs télescopes spatiaux plus grands. Le Space Telescope Science Institute (STScI) est exploité par l’Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA), pour la NASA, sous contrat avec le Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD. Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’Agence spatiale européenne (ESA). Le sponsor principal du National Center for Atmospheric Research est la National Science Foundation.
Informations générales : existe-t-il d’autres mondes ? 
Le 6 juin 1761, le scientifique russe Mikhail V. Lomonossov attendait anxieusement dans sa maison de Saint-Pétersbourg pour assister à une apparition cosmique : le passage de Vénus, la planète voisine la plus proche de la Terre, à travers le disque jaune géant du Soleil. S’il ratait cette chance, il n’aurait qu’une seule autre occasion d’assister au rare voyage de Vénus. Les voyages peu fréquents de la planète à travers le visage du Soleil, appelés transit, étaient devenus si fascinants que plusieurs pays ont payé leurs astronomes pour voyager autour du monde pour obtenir la meilleure vue. Mais Lomonossov n’a pas eu à voyager. Le transit de 1761 était juste dans son arrière-cour. (Il est intéressant de noter que le prochain transit de Vénus, le 8 juin 2004, suivra une trajectoire similaire à travers l’hémisphère sud du Soleil.)
Alors que le scientifique russe regardait la minuscule planète rocheuse commencer son voyage éphémère à travers le bord du Soleil, il remarqua quelque chose d’étrange : un filet de lumière, qu’il appela « une luminescence fine comme un cheveu », autour du bord de fuite de la planète qui n’avait pas ‘t encore passé devant le Soleil. C’était un phénomène surprenant. Qu’est-ce qui a pu faire apparaître cette lumière brillante sur le disque silhouetté ? Lomonossov a estimé que cette luminescence était en fait la lumière du soleil qui avait été courbée par l’épaisse atmosphère de la planète. Les scientifiques avaient émis l’hypothèse que Vénus possédait une atmosphère. Mais Lomonosov a été le premier à l’observer.
Près de 250 ans plus tard, des astronomes ont profité d’un autre transit planétaire pour effectuer la première détection d’une atmosphère autour d’une planète extérieure à notre système solaire, appelée planète extrasolaire. La planète est une géante gazeuse gonflée et légèrement moins massive que Jupiter. Il orbite autour de l’étoile de type solaire HD 209458. Avant cette découverte historique, aucun astronome n’avait détecté d’atmosphère autour d’une planète extrasolaire. Et ils avaient trouvé beaucoup de planètes extrasolaires, près de 80. Toutes sont des planètes massives comme Jupiter, mais jusqu’aux observations de Hubble, leurs atmosphères gazeuses étaient devinées, pas vues. Les planètes ont été détectées indirectement en trouvant leurs empreintes gravitationnelles fantomatiques, une légère oscillation de leurs étoiles mères alors que les planètes tournaient autour d’elles.
Mais les scientifiques n’ont vu que la planète en orbite autour de HD 209458 voyageant à travers le visage géant de son étoile, atténuant brièvement la lumière des étoiles. À l’aide du spectrographe d’imagerie du télescope spatial Hubble, une équipe d’astronomes a fait sa découverte en mesurant comment la lumière des étoiles filtrait à travers l’atmosphère de la planète. L’équipe est dirigée par David Charbonneau du California Institute of Technology à Pasadena, CA, et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, MA, Timothy Brown du National Center for Atmospheric Research à Boulder, CO, et Robert Noyes du Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian. L’empreinte spectrale du sodium était imprimée sur la lumière, un élément chimique présent dans l’atmosphère des étoiles et des naines brunes et commun dans la croûte terrestre. La détection ouvre une nouvelle frontière dans la chasse aux planètes, ouvrant la voie aux astronomes pour trouver des éléments chimiques tels que l’oxygène, la signature de la vie, sur d’autres planètes.
« Pour rechercher des preuves de la vie sur les planètes, nous devons détecter chimiquement leurs atmosphères », a déclaré Ronald Gilliland du Space Telescope Science Institute et membre de l’équipe qui a fait la découverte. « Hubble a montré que la technique de transit fonctionne réellement pour effectuer ces détections. » Dans l’étude de Hubble, trouver du sodium n’indique pas que la vie existe sur la planète en orbite autour de HD 209458. Mais alors, les conditions sur cette géante extrasolaire semblent inhospitalières à la vie. Comment la vie pourrait-elle prospérer sur une planète gazeuse qui est 20 fois plus proche de son étoile mère que la Terre ne l’est du Soleil ? L’étoile chauffe l’atmosphère de la planète à une température torride de 2000 degrés Fahrenheit (1100 degrés Celsius).
En utilisant les télescopes actuels, la technique du transit ne peut localiser que de grandes planètes gazeuses comme Jupiter, la plus grande planète de notre système solaire. Ces géantes gazeuses sont des centaines de fois plus massives que la Terre et, contrairement à Jupiter et à la Terre, résident dangereusement près de leurs étoiles mères, complétant une orbite en quelques jours. Jupiter effectue un circuit autour du Soleil en 12 ans ; Terre, dans un an. Environ un cinquième des planètes extrasolaires connues sont appelées « Jupiters chauds » car elles sont au moins 10 fois plus proches de leurs étoiles que la Terre ne l’est du Soleil. Trouver des planètes qui peuvent soutenir la vie – des planètes telluriques comme la Terre – nécessitera d’affiner la technique de transit et de construire des observatoires terrestres et spatiaux plus sophistiqués. Bien que les astronomes puissent être à des années de détecter des planètes telluriques, ils sont impatients de sonder les atmosphères des planètes massives qu’ils ont découvertes avec tant de succès depuis la première détection en 1995.
Jusqu’à présent, cependant, les astronomes n’ont qu’une seule atmosphère extrasolaire à échantillonner- la géante gazeuse en orbite autour de HD 209458. C’est parce que la vue depuis la Terre ne permet pas aux astronomes de trouver toutes les planètes extrasolaires en transit. Pour que les astronomes détectent un transit, l’orbite de la planète doit être inclinée vers le bord, vue de la Terre. En fait, les astronomes n’ont que 10% de chances d’attraper ces géantes gazeuses en transit vers une étoile. Les quelques planètes qui sont prises en train de traverser devant leurs compagnons beaucoup plus grands ne provoquent qu’une infime baisse de la lumière des étoiles – environ 1%. Ainsi, les astronomes doivent rechercher une myriade d’étoiles pendant plusieurs jours pour trouver quelques planètes en transit. L’ensemble de la traversée ne dure que quelques heures. Plusieurs équipes d’astronomes ont relevé le défi, planifiant des relevés de milliers d’étoiles pour traquer les transits insaisissables. Pour trouver des planètes en transit, les équipes utilisent de simples télescopes au sol avec des objectifs de caméra commerciaux. Brown dirige une de ces équipes, appelée STARE. Charbonneau construit également un télescope, qui devrait être prêt au printemps.
« Notre objectif est de trouver 10 transits par an », a déclaré Brown. « Nous regardons des étoiles relativement brillantes, celles où nous pouvons facilement faire des études de suivi avec de grands télescopes. » Une fois que l’équipe aura identifié les géantes gazeuses en transit, peut-être dans les deux prochaines années, elle proposera d’utiliser des télescopes plus puissants tels que Hubble pour sonder leurs atmosphères. Détecter l’atmosphère d’une planète extrasolaire, même avec Hubble, est extrêmement difficile. La planète peut bloquer 1% de la lumière des étoiles, mais sa fine atmosphère filtre moins d’un millième de la lueur de son étoile mère. Les astronomes espèrent aborder de nombreuses questions sur la nature de ces géantes gazeuses. Quelles sont leurs ambiances ? Sont-ils tous identiques ? En quoi sont-elles différentes de l’atmosphère de Jupiter ? Pourquoi beaucoup d’entre eux vivent-ils à la périphérie, en orbite si près du rayonnement brûlant de leurs étoiles mères ? Les astronomes pensent que ces planètes se sont formées plus loin de leurs étoiles. Alors, comment ont-ils migré vers l’intérieur ?
« Nous aimerions étudier les atmosphères des géantes gazeuses qui sont à différentes distances de leurs étoiles », a expliqué Charbonneau. « Parce qu’ils sont à différentes distances et orbitent différents types d’étoiles, ils auront une gamme de températures. La température joue certainement un rôle dominant dans la composition de l’atmosphère d’une planète. Ces études nous aideront à comprendre les forces qui façonnent ces atmosphères planétaires. » Parce que beaucoup de ces planètes sont dangereusement proches de leurs étoiles, leur côté jour (le côté le plus proche de l’étoile) est bombardé de 20 000 fois plus de rayonnement que Jupiter ne reçoit du Soleil. Ces planètes sont chauffées à des milliers de degrés Fahrenheit. Comment rejettent-ils la chaleur intense ? « Peut-être y a-t-il un énorme flux d’énergie du côté jour au côté nuit sous la forme de vents de 5 000 milles à l’heure (7 900 kilomètres à l’heure) », a déclaré Brown. « Ou peut-être qu’il y a un autre mécanisme. Nous essayons de comprendre les processus qui fonctionnent sur ces géantes de gaz chaud. Ils peuvent nous donner un aperçu de notre propre système solaire. » En fin de compte, les astronomes veulent savoir si d’autres systèmes solaires – où fleurissent des planètes de la taille de la Terre – existent dans l’univers. Si oui, les atmosphères planétaires contiennent-elles de l’oxygène, l’ingrédient chimique de la vie ? 
« L’oxygène est vraiment la clé », a déclaré Charbonneau. « La grande quantité d’oxygène gazeux dans l’atmosphère de la Terre est entièrement due à l’activité biologique. Nous ne connaissons aucun processus géologique qui puisse imiter cela sur d’autres planètes. Ainsi, si nous devions observer l’oxygène sur une planète extrasolaire, nous penserions que cela pourrait être dû à la vie sur cette planète. » Mais les astronomes doivent trouver des planètes semblables à la Terre avant de pouvoir les étudier à la recherche de signes de vie. Ils ont proposé plusieurs satellites qui chercheraient dans les cieux des planètes terrestres qui se croisent devant leurs compagnons solaires. Ces planètes sont plus petites et plus sombres que les géantes gazeuses et bloqueraient à peine un dix millième de la lumière des étoiles. Elles résident également à des dizaines de millions de kilomètres plus loin de leurs étoiles que les géantes gazeuses actuellement étudiées. La Terre, par exemple, est à 93 millions de kilomètres du Soleil, effectuant un aller-retour autour de l’étoile en 365 jours.
« Nous n’avons aucune idée pour le moment à quel point les planètes semblables à la Terre sont communes », a déclaré Gilliland. « Statistiquement, une grande recherche d’environ 100 000 étoiles à une distance modérée devrait nous dire si les planètes semblables à la Terre sont courantes ou rares. En utilisant cette méthode, il y a une probabilité d’un demi pour cent de détecter une planète semblable à la Terre sur une orbite latérale. . Donc, nous devons observer 200 systèmes terrestres avant de voir une planète en transit. » L’examen de l’atmosphère d’une planète semblable à la Terre demande encore plus de précision que la technique actuelle utilisée pour échantillonner l’atmosphère d’une géante gazeuse. Son atmosphère ne filtre qu’un millionième de la lumière des étoiles. L’utilisation de la méthode de transit pour sonder un si petit quantité de lumière stellaire pour les éléments de la vie nécessitera un observatoire spatial sophistiqué dédié à la surveillance des planètes présumées semblables à la Terre pendant plusieurs années. Les astronomes pensent que l’observatoire pourrait être soit un télescope optique de 10 à 20 mètres, soit une constellation de télescopes.
« Il y a seulement une décennie, les planètes en dehors de notre système solaire étaient encore du domaine de la science-fiction », a déclaré Charbonneau. « Rechercher des compagnons planétaires invisibles était fou. Espérer voir leurs atmosphères était encore plus fou. Les cinq dernières années ont entraîné un énorme changement de mentalité parmi les astronomes. De nouvelles planètes sont annoncées tous les mois, et maintenant même leurs atmosphères sont à portée de main. Soudain, discuter des recherches de planètes semblables à la Terre semble tout à fait raisonnable. »
Paramètres physiques
L’analyse spectroscopique avait montré que la planète avait une masse d’environ 0,69 fois celle de Jupiter. L’apparition de transits a permis aux astronomes de calculer le rayon de la planète, ce qui n’avait été possible pour aucune exoplanète connue auparavant, et il s’est avéré qu’elle avait un rayon d’environ 35% plus grand que celui de Jupiter. Il avait été précédemment émis l’hypothèse que les Jupiters chauds particulièrement proches de leur étoile mère devraient présenter ce type d’inflation en raison du réchauffement intense de leur atmosphère extérieure. Le réchauffement des marées dû à l’orbite excentrique de la planète peut également jouer un rôle.
Les observations du télescope en orbite Microvariability and Oscillations of STars ont montré que la planète a un albédo (ou réflectivité) inférieur à 30%, ce qui en fait un objet étonnamment sombre. En comparaison, Jupiter a un albédo beaucoup plus élevé de 52 %. Cela suggérerait que HD 209458 b pourrait ne pas être recouvert de nuages (qui sont en général assez réfléchissants), contre toute attente.[11] On suppose que les jours de HD 209458 b ont la même durée que ses années ; c’est-à-dire qu’il tourne autour de son axe chaque fois qu’il tourne autour de son étoile en raison du verrouillage de la marée.
Vapeur d’eau atmosphérique
Le 10 avril 2007, Travis Barman de l’Observatoire Lowell a annoncé la preuve que l’atmosphère de HD 209458 b contenait de la vapeur d’eau. En utilisant une combinaison de mesures du télescope spatial Hubble publiées précédemment et de nouveaux modèles théoriques, Barman a trouvé des preuves solides de l’absorption d’eau dans l’atmosphère de la planète. Sa méthode a modélisé la lumière traversant directement l’atmosphère depuis l’étoile de la planète lorsque la planète passait devant elle. Cependant, cette hypothèse est toujours à l’étude pour confirmation. Barman s’est inspiré des données et des mesures prises par Heather Knutson, étudiante à l’Université de Harvard, du télescope spatial Hubble, et a appliqué de nouveaux modèles théoriques pour démontrer la probabilité d’absorption d’eau dans l’atmosphère de la planète. La planète orbite autour de son étoile mère tous les trois jours et demi, et chaque fois qu’elle passe devant son étoile mère, le contenu atmosphérique peut être analysé en examinant comment l’atmosphère absorbe la lumière passant de l’étoile directement à travers l’atmosphère dans la direction de Terre.
Selon un résumé de la recherche, l’absorption d’eau atmosphérique dans une telle exoplanète la rend plus grande en apparence sur une partie du spectre infrarouge, par rapport aux longueurs d’onde du spectre visible. Barman a pris les données Hubble de Knutson sur HD209458 b, appliquées à son modèle théorique, et aurait identifié l’absorption d’eau dans l’atmosphère de la planète. Le 24 avril 2007, l’astronome David Charbonneau, qui dirigeait l’équipe qui a fait les observations de Hubble, a averti que le télescope lui-même avait peut-être introduit des variations qui avaient amené le modèle théorique à suggérer la présence d’eau. Il espérait que de nouvelles observations éclairciraient la question dans les mois suivants. Depuis avril 2007, une enquête plus approfondie est en cours.
Atmosphère sodique
En 2001, du sodium a été détecté dans l’atmosphère d’une planète extrasolaire par le télescope spatial Hubble. L’atmosphère planétaire de HD 209458b a été la première à être mesurée en dehors de notre système solaire. La planète, officieusement connue sous le nom d’Osiris, a été la première planète en transit découverte (5 novembre 1999). Il orbite autour de l’étoile semblable au soleil désignée HD 209458. Des mesures ultérieures avec le spectrographe d’imagerie du télescope spatial Hubble (2003-4) ont trouvé une énorme enveloppe ellipsoïdale d’hydrogène, de carbone et d’oxygène autour de la planète avec une température qui atteint 10 000°C, résultant dans une « queue » significative d’atomes se déplaçant à des vitesses supérieures à la vitesse d’échappement 
https://astrobiology.nasa.gov/news/atmosphere-of-an-extrasolar-planet-detected-for-the-first-time/
https://www.cs.mcgill.ca/~rwest/wikispeedia/wpcd/wp/h/HD_209458_b.htm
http://www.scientificlib.com/en/Astronomy/ExtrasolarPlanet/HD209458b.html
https://hubblesite.org/contents/news-releases/2001/news-2001-38.html