Nous venons d’obtenir la vue la plus détaillée d’une atmosphère d’exoplanète à ce jour

WASP-39b, une géante gazeuse située à environ 700 années-lumière, s’avère être un véritable trésor exoplanétaire.

Plus tôt cette année, WASP-39b a fait l’objet de la première détection de dioxyde de carbone dans l’atmosphère d’une planète en dehors du système solaire.

Maintenant, une analyse approfondie des données du télescope spatial James Webb (JWST) nous a donné une mine d’or absolue d’informations : le regard le plus détaillé sur l’atmosphère d’une exoplanète à ce jour.

Les résultats incluent des informations sur les nuages ​​​​de WASP-39b, la toute première détection directe de la photochimie dans une atmosphère d’exoplanète et un inventaire presque complet du contenu chimique de l’atmosphère qui révèle des indices alléchants sur l’histoire de la formation de l’exoplanète.

Ces découvertes épiques ont été publiées dans cinq articles dans La natureet ouvrir la voie à la détection éventuelle des signatures chimiques de la vie en dehors du système solaire.

“Ces premières observations sont le signe avant-coureur d’une science plus étonnante à venir avec JWST”, dit l’astrophysicienne Laura Kreidbergdirecteur de l’Institut Max Planck d’astronomie en Allemagne.

“Nous avons mis le télescope à l’épreuve pour tester les performances, et c’était presque parfait – même mieux que nous l’espérions.”

Depuis la découverte des premières exoplanètes au début des années 1990, nous cherchons à en savoir plus sur ces mondes en orbite autour d’étoiles extraterrestres.

Mais les défis ont été de taille. Les exoplanètes peuvent être extrêmement petites et extrêmement éloignées. Nous n’avons même jamais vu la plupart d’entre eux : nous ne connaissons leur existence que par l’effet qu’ils ont sur leurs étoiles hôtes.

L’un de ces effets se produit lorsque l’exoplanète passe entre nous et l’étoile, un événement connu sous le nom de transit. Cela provoque une légère atténuation de la lumière des étoiles; des événements de gradation périodiques suggèrent la présence d’un corps en orbite. Nous pouvons même dire quelle est la taille de ce corps en orbite, en fonction des effets de gradation et de gravitation sur l’étoile.

Et il y a autre chose que nous pouvons dire, sur la base des données de transit. Lorsque la lumière des étoiles traverse l’atmosphère de l’exoplanète en transit, elle change. Certaines longueurs d’onde du spectre sont atténuées ou éclaircies, selon la façon dont les molécules de l’atmosphère absorbent et réémettent la lumière.

Le signal est faible, mais avec un télescope suffisamment puissant et une pile de transits, les caractéristiques changeantes d’absorption et d’émission sur le spectre peuvent être décodées pour déterminer le contenu de l’atmosphère d’une exoplanète.

JWST est le télescope spatial le plus puissant jamais lancé. Avec trois de ses quatre instruments, il a obtenu des spectres infrarouges détaillés de l’étoile WASP-39. Les scientifiques se sont alors mis au travail en analysant les codes colorés.

Tout d’abord, un recensement des molécules présentes dans l’atmosphère de WASP-39b. En plus de ce qui précède gaz carboniqueles chercheurs ont détecté de la vapeur d’eau, du sodium et du monoxyde de carbone. Il n’y a pas eu de détection de méthane, ce qui implique que la métallicité de WASP-39b est supérieure à celle de la Terre.

L’abondance de ces éléments est également révélatrice. En particulier, le rapport du carbone à l’oxygène suggère que l’exoplanète s’est formée beaucoup plus loin de son étoile hôte que sa position rapprochée actuelle, occupant une orbite de quatre jours. Et les données de modélisation et d’observation suggèrent que le ciel de l’exoplanète est peuplé de nuages ​​fragmentés – non pas d’eau, mais de silicates et de sulfites.

Enfin, les observations ont révélé la présence d’un composé appelé dioxyde de soufre. Ici dans le système solaire, sur des mondes rocheux tels que Vénus et la lune jovienne Iole dioxyde de soufre est le résultat de l’activité volcanique. Mais sur les mondes gazeux, le dioxyde de soufre a une histoire d’origine différente : il est produit lorsque le sulfure d’hydrogène est décomposé par la lumière en ses éléments constitutifs et que le soufre résultant est oxydé.

Les réactions chimiques induites par les photons sont connues sous le nom de photochimieet ils ont des implications sur l’habitabilité, la stabilité d’une atmosphère et la formation d’aérosols.

WASP-39b, pour être clair, n’est probablement pas habitable à la vie telle que nous la connaissons pour tout un tas de raisons, y compris, mais sans s’y limiter, sa température torride et sa composition gazeuse, mais la détection de la photochimie est celle qui a des implications pour études atmosphériques d’autres mondes et compréhension de l’évolution de WASP-39b lui-même.

Les scientifiques planétaires se préparent depuis des années pour les informations sur les atmosphères que JWST devait fournir. Avec la première analyse détaillée de l’atmosphère de l’exoplanète, il semble que le télescope spatial va tenir ses promesses.

De plus, les équipes impliquées dans cette recherche préparent une documentation afin que d’autres scientifiques puissent appliquer leurs techniques aux futures observations d’exoplanètes JWST.

Nous ne détecterons peut-être pas les signatures de la vie dans une atmosphère d’exoplanète avec JWST – peut-être qu’un télescope encore plus puissant sera nécessaire pour fournir ce niveau de détails fins – mais avec l’analyse de WASP-39b, cette découverte se sent de plus en plus tentante à portée de main .

“Des données comme celles-ci,” dit l’astronome Natalie Batalha de l’Université de Californie à Santa Cruz, “changent la donne”.

La recherche sera publiée La nature et peut être lu dans les prépublications ici, ici, ici, iciet ici.

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