Cette planète extra-solaire est l'une des plus étudiées car, vue de la Terre, elle passe devant son étoile tous les trois jours et demi. Pendant cette mini-éclipse d'environ 3 heures, la planète cache une petite partie de l'étoile qui apparaît ainsi légèrement moins brillante. Cette particularité permet d'observer son atmosphère ; celle-ci imprime sa trace sur la lumière qui la traverse, comme au crépuscule la lumière du Soleil traverse l'atmosphère de la Terre qui ne laisse filtrer que la lumière rouge.

L'équipe composée de chercheurs de l'Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), de l'Université d'Arizona et de l'Observatoire de Genève, a observé trois passages de la planète devant son étoile. Ces observations ont été réalisées dans l'ultraviolet avec le Télescope spatial Hubble, au moyen du spectroscope STIS installé en février 1997 par les astronautes de la Navette spatiale Discovery. L'ultraviolet permet de capter la trace de l'hydrogène dans la partie haute de l'atmosphère. En effet, l'hydrogène est l'élément le plus abondant et le plus léger ; il s'élève facilement dans la haute atmosphère. Ainsi, vue dans la raie de l'hydrogène dite "Lyman alpha" à 121,6 nm de longueur d'onde, l'ombre de la planète apparaît gigantesque. "Nous avons eu l'énorme surprise de voir que l'atmosphère d'hydrogène de cette planète s'étend jusqu'à plus de 200 000 kilomètres, si haut que la planète semble trois fois plus grosse que prévue !" explique Alfred Vidal-Madjar. Le gaz est observé bien au-delà de la zone d'influence gravitationnelle de la planète ; on le voit s'échapper à plus de 100 kilomètres par seconde (soit 360 000 kilomètres à l'heure), poussé par le rayonnement de l'étoile.

Ces observations ont demandé une analyse détaillée et un traitement particulier afin de mettre en évidence la signature atmosphérique de l'hydrogène. "Le plus difficile a été de corriger les effets thermiques du détecteur et de soustraire l'émission de la haute atmosphère de la Terre qui est, elle aussi, visible avec le Télescope spatial" explique Jean-Michel Désert, ingénieur à l'Institut d'Astrophysique de Paris.

Un modèle simple permet d'expliquer cette observation. Dans la haute atmosphère, la température du gaz augmente sous l'effet de l'étoile proche. De plus, l'attraction gravitationnelle de la planète est affaiblie par celle de l'étoile qui exerce une force de marée similaire à l'action du Soleil et de la Lune qui fait monter les océans sur Terre. "L'atmosphère est ainsi étirée", décrit Alain Lecavelier des Etangs (IAP), "puis l'hydrogène est poussé par le rayonnement de l'étoile et se disperse dans une queue étendue comme la queue de gaz d'une comète". Il est possible d'évaluer la quantité de gaz qui s'échappe de HD209458b : au minimum 10 000 tonnes d'hydrogène par seconde. Il est même probable que le flot soit bien supérieur ; la planète pourrait ainsi perdre une fraction significative de sa masse. Ce phénomène d'évaporation des planètes trop proches de leur étoile permettrait ainsi d'expliquer le manque de planètes qui tournent à moins de 7 millions de kilomètres de leur étoile : ces planètes doivent s'évaporer très rapidement, ou devenir des planètes moins massives et pauvres en hydrogène, comme Neptune, ou même ne plus montrer que leur coeur solide mis à nu.