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L’atmosphère d’une exoplanète à travers les yeux de Webb

L’atmosphère d’une exoplanète à travers les yeux de Webb

Avec l’aide du télescope spatial Webb, nous avons réussi à mesurer la composition de l’atmosphère de l’exoplanète WASP-39b, qui se trouve à environ 700 années-lumière de nous, et les processus chimiques qui s’y déroulent. La planète a une masse similaire à notre Saturne, mais son diamètre est plus grand que celui de Jupiter et orbite plus près de son étoile que Mercure ne le fait du Soleil. Il fait probablement toujours face au même côté vers son étoile – c’est-à-dire qu’il a un axe de rotation fixe. La Institut des sciences du télescope spatial (STScI) rapporte que cette planète était parmi les premières que Webb a pu observer lorsqu’il a commencé ses travaux scientifiques, et cela a confirmé que les performances du télescope spatial sont vraiment fantastiques ! Et cela prédit le succès d’autres investigations, qu’il s’agisse d’autres exoplanètes ou d’étoiles.

Hubble et Spitzer ont déjà pris des mesures de l’atmosphère de WASP-39b, qui ont mis en lumière certains composants, mais maintenant tout l’arsenal de molécules et de gaz atmosphériques a été révélé, et il est même possible de déduire quel type de nuages ​​parcourent le ciel de ce planète : non, il peut s’agir d’une couverture nuageuse continue, mais plutôt fragmentée. Cette découverte est si complexe et contient tellement de nouveautés que les chercheurs l’ont résumée en cinq études, dont trois seront bientôt publiées dans des revues, et deux sont encore sous revue professionnelle.

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Jusqu’à présent, le dioxyde de soufre n’a jamais été trouvé dans l’atmosphère d’une exoplanète, cette molécule est créée par des réactions photochimiques provoquées par le rayonnement à haute énergie de l’étoile – nous devons la création du bouclier d’ozone dans l’atmosphère terrestre à des processus similaires. “C’est la première fois que nous avons pu observer des réactions photochimiques sur une exoplanète, c’est-à-dire des réactions initiées par la lumière à haute énergie de l’étoile.” – a expliqué Shan-Ming Tsai, l’auteur principal de l’étude sur la présence de dioxyde de soufre dans l’atmosphère, chercheur à l’Université d’Oxford. “Cette mission semble très prometteuse pour étudier les atmosphères des exoplanètes.”

Les chercheurs ont également créé un modèle informatique photochimique afin d’expliquer la physique derrière les données, ce qui pourrait conduire à un système technique complet d’interprétation des signaux atmosphériques des exoplanètes. “Les planètes baignent dans le rayonnement de leur étoile et se transforment au cours du processus, et ces transformations ont permis à la vie de s’épanouir sur Terre”, a déclaré Natalie Batalha, une chercheuse californienne qui a coordonné les données de recherche.

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Illustration de la composition atmosphérique observée par Webb.

Source : NASA, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)

Avec le fait que la planète orbite un huitième aussi près de son étoile que Mercure le fait de notre Soleil, elle devient également un “laboratoire vivant”: elle peut être utilisée pour évaluer les processus causés par les radiations, et cela aide également à comprendre la diversité des planètes de notre galaxie.

Du sodium, du potassium et de la vapeur d’eau ont également été trouvés dans l’atmosphère de la planète, confirmant les données des observations précédentes. Du monoxyde de carbone a également été trouvé, mais le méthane et le sulfure d’hydrogène manquaient dans les données de Webb, donc ceux-ci, s’ils sont présents, ne pouvaient être qu’une très petite partie de l’atmosphère.

Ces données révèlent également les proportions dans lesquelles les éléments individuels se produisent, et les proportions témoignent des conditions de formation de la planète. L’arsenal chimique de WASP-39b suggère que la planète géante a été formée par la fusion et la collision de plusieurs noyaux planétaires plus petits, et qu’elle s’est probablement formée beaucoup plus loin de son étoile que là où elle orbite actuellement.

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Les instruments de Webb ont largement dépassé les attentes des chercheurs au cours de la tâche, ce qui suggère que cela ouvrira une nouvelle ère dans l’étude des exoplanètes.

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