JWST a découvert des composés intéressants sur une exoplanète – Kosmonautix.cz

Le télescope Webb a conquis le cœur du public avec ses magnifiques images de l’espace. Les photographies sont également d’une grande importance pour les scientifiques, mais les mesures spectrales sont peut-être encore plus importantes, grâce auxquelles nous apprenons la composition chimique de mondes lointains. Le sujet d’aujourd’hui porte sur un tel cas, qui à première vue ressemble à un graphique. Mais comme nous allons le montrer, le contenu de ce graphique est très intéressant. Dans le cadre de cette observation, le télescope James Webb a tourné son regard vers l’exoplanète K2-18 b, 8,6 fois plus massive que la Terre. Ses mesures spectrales ont confirmé la présence de molécules carbonées – par exemple du dioxyde de carbone et du méthane. La découverte actuelle conforte des études récentes suggérant que K2-18 pourrait avoir une atmosphère riche en hydrogène et une surface recouverte par un océan aqueux, appelé Hycean.

Le premier aperçu de l’atmosphère de cette exoplanète, qui orbite autour de son étoile dans la zone dite habitable, est venu du télescope Hubble, ce qui a donné lieu à d’autres études qui ont progressivement modifié notre compréhension de ce système. L’exoplanète K2-18 b orbite autour de l’étoile naine froide K2-18 dans la constellation du Lion, à 120 années-lumière de la Terre. Les exoplanètes comme K2-18 b, dont la taille se situe entre la Terre et Neptune, ne ressemblent à rien de ce que nous connaissons du système solaire. L’absence de planètes proches similaires signifie que l’on sait peu de choses sur ces « sous-Neptunes », et la nature de leurs atmosphères fait l’objet d’un débat actif parmi les astronomes.

L’idée que le « sous-Neptune » K2-18 b pourrait être une exoplanète de type Hycéen est tentante, car certains astronomes pensent que ces mondes pourraient constituer un environnement prometteur pour la recherche de preuves de vie sur les exoplanètes. “Nos résultats soulignent l’importance de prendre en compte différents environnements habitables dans la recherche de la vie“, explique Nikku Madhusudhan, astronome à l’Université de Cambridge et auteur principal de l’article scientifique rapportant la découverte, ajoutant : “La recherche de vie sur les exoplanètes s’est traditionnellement concentrée sur les petites planètes rocheuses, mais les mondes plus grands de type Hycéen sont bien plus adaptés à l’observation des atmosphères.“

Modèle moléculaire de sulfure de diméthyle.
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L’abondance de méthane et de dioxyde de carbone, ainsi que le manque d’ammoniac, confortent la théorie selon laquelle l’exoplanète K2-18b pourrait abriter un océan d’eau sous une atmosphère riche en hydrogène. Ces premières observations du télescope Webb ont donné lieu à une autre observation très intéressante. Des traces d’un composé auraient été découvertes lors de l’analyse spectrale diméthylsulfure (DMS). Cette molécule est très intéressante car seuls les organismes vivants la produisent sur Terre. La majeure partie du DMS sur Terre a été créée par le phytoplancton océanique. D’un seul coup, il faut ajouter que la trace spectrale du DMS dans la mesure est moins prononcée et nécessite une confirmation supplémentaire. “Les prochaines observations du télescope Webb devraient confirmer si le DMS est effectivement présent en quantités significatives dans l’atmosphère de K2-18 b.», ajoute Madhusudhan.

Bien que K2-18 b se trouve dans la zone habitable et que son atmosphère contienne des molécules de carbone, cela ne signifie pas nécessairement que ce monde peut être propice à la vie. La grande taille de cette planète (2,6 fois le rayon de la Terre) signifie que l’intérieur de la planète est probablement un vaste manteau de glace à haute pression, comme celui de Neptune, mais avec une atmosphère plus fine, riche en hydrogène et une surface aqueuse. . Cependant, nous ne pouvons pas encore exclure la possibilité que cet océan soit trop chaud pour accueillir la vie. Il existe également une possibilité réelle que les conditions ici ne permettent même pas l’existence d’eau liquide.

Mesures spectrales de l’atmosphère de l’exoplanète K2-18 b réalisées par le télescope James Webb – plus précisément les instruments NIRISS et NIRSpec.
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“Bien que des planètes de ce type n’existent pas dans le système solaire, les sous-Neptunes constituent le type d’exoplanète le plus abondant connu dans notre galaxie.“, explique Subhajit Sarkar, membre de l’équipe scientifique de l’Université de Cardiff, ajoutant : “Nous avons obtenu le spectre le plus détaillé jamais réalisé de sub-Neptune dans la zone habitable, et grâce à cela nous avons pu déterminer quelles molécules existent dans l’atmosphère à cet endroit.Les caractéristiques des atmosphères des exoplanètes telles que K2-18 b, c’est-à-dire l’identification de la composition chimique des gaz qui s’y trouvent et de leurs propriétés physiques, sont un domaine très actif en astronomie. Mais ces planètes sont littéralement noyées dans la lueur de leurs étoiles mères, ce qui complique grandement l’observation des atmosphères de ces exoplanètes.

Instrument NIRSpec (spectrographe proche infrarouge)
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Les chercheurs ont donc évité ce défi technologique en analysant la lumière de l’étoile mère au moment où l’exoplanète K2-18 b traversait le disque de son étoile à notre vue. Lors de ce transit, l’exoplanète éclipse légèrement son étoile, réduisant ainsi sa luminosité. C’est d’ailleurs ainsi que cette exoplanète a été découverte en 2015 grâce au télescope Kepler dans le cadre de sa mission d’extension K2. Mais cela signifie également que lors du transit, une partie de la lumière de l’étoile traverse l’atmosphère de la planète avant d’atteindre les détecteurs du télescope. C’est le passage de la lumière dans l’atmosphère de l’exoplanète qui laisse des traces spectrales sur celle-ci : certaines longueurs d’onde sont absorbées par les molécules de l’atmosphère, et leur absence dans la mesure permettra ainsi aux astronomes de déterminer quels gaz se trouvent dans l’atmosphère.

Les appareils NIRISS et FGS forment une unité fonctionnelle, mais ils peuvent également fonctionner indépendamment.
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“Ces résultats n’ont été possibles que grâce à la gamme de longueurs d’onde étendue et à la sensibilité inégalée du télescope Webb, qui a permis la détection claire des traces spectrales en seulement deux transits.», déclare Madhusudhan, ajoutant : «En comparaison, les données d’un seul transit prises par le télescope Webb ont fourni une précision comparable à huit observations effectuées sur plusieurs années et sur une plage de longueurs d’onde relativement étroite.Le caractère exceptionnel de l’observation est également confirmé par Savvas Constantinou de l’Université de Cambridge, qui dirige l’équipe scientifique : “Les résultats sont le produit de seulement deux transits K2-18 b, et bien d’autres à venir. Cela signifie que nos travaux ne constituent jusqu’à présent qu’un échantillon de ce que le télescope Webb peut observer pour les exoplanètes situées dans la zone habitable.“

Les résultats rédigés par l’équipe scientifique ont été acceptés pour publication dans Astrophysical Journal Letters. Les experts de cette équipe souhaitent désormais effectuer des mesures spectrales de suivi avec l’instrument MIRI, qui devraient, selon eux, fournir un nouvel aperçu des conditions régnant sur l’exoplanète K2-18 b.Notre objectif principal est la découverte de la vie sur une planète habitable, ce qui modifierait notre perception de notre position dans l’univers.», conclut Madhusudhan, ajoutant : «Nos découvertes constituent une étape prometteuse vers une meilleure compréhension des mondes de type hycéen.“

Traduit de :

Sources d’images :
https://solarsystem.nasa.gov/…/JWST_Illustration-1280.jpg
sites/default/files/thumbnails/image/stsci-01h9r8aek6y7qr03mgn9v9p6zj.jpg
wikipedia/commons/7/7c/Diméthyl-sulfure-3D-vdW.png
sites/default/files/thumbnails/image/stsci-01h9rf3tqe6xa9x01kxxj351z6.png
/…/JWST_s_Near_InfraRed_Spectrograph_NIRSpec.jpg
wikipedia/commons/7/78/JWST_FGS_ETU_picture.jpg

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