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Des chercheurs observant l’espace avec le télescope spatial James Webb de la NASA ont identifié les caractéristiques des nuages de silicate dans l’atmosphère d’une planète lointaine. L’atmosphère monte, se mélange et se déplace constamment au cours de sa journée de 22 heures, attirant les matériaux les plus chauds vers le haut et poussant les matériaux les plus froids vers le bas. Les changements de luminosité qui en résultent sont si spectaculaires qu’il s’agit de l’objet de masse planétaire le plus variable connu à ce jour. L’équipe, dirigée par Brittany Miles de l’Université de l’Arizona, a également fait des détections extraordinairement claires d’eau, de méthane et de monoxyde de carbone avec les données de Webb, et a trouvé des preuves de dioxyde de carbone. Il s’agit du plus grand nombre de molécules jamais identifiées sur une planète en dehors de notre système solaire à un moment donné.
Une équipe de recherche dirigée par Brittany Miles de l’Université de l’Arizona a utilisé deux instruments connus sous le nom de spectrographes à bord du télescope spatial James Webb, l’un sur son spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) et l’autre sur son instrument infrarouge moyen (MIRI). une vaste section de lumière proche infrarouge à infrarouge moyen émise par la planète VHS 1256 b. Les deux ont tracé la lumière à travers le spectre, identifiant les signaux des nuages de silicate, d’eau, de méthane et de monoxyde de carbone. Ils ont également trouvé des preuves de dioxyde de carbone.
Crédits : Image : NASA, ESA, ASC, J. Olmsted (STScI) ; Recherche scientifique : Brittany Miles (Université d’Arizona), Sasha Hinkley (Université d’Exeter), Beth Biller (Université d’Édimbourg), Andrew Skemer (Université de Californie à Santa Cruz)
Cataloguée sous le nom de VHS 1256 b, la planète se trouve à environ 40 années-lumière et orbite non pas une, mais deux étoiles sur une période de 10 000 ans. “VHS 1256 b est environ quatre fois plus éloignée de ses étoiles que Pluton ne l’est de notre Soleil, ce qui en fait une excellente cible pour Webb”, a déclaré Miles. “Cela signifie que la lumière de la planète ne se mélange pas avec la lumière de ses étoiles.” Plus haut dans son atmosphère, où tourbillonnent des nuages de silicate, les températures atteignent 830 degrés Celsius (1 500 degrés Fahrenheit).
Dans ces nuages, Webb a détecté des grains de poussière de silicate plus grands et plus petits, représentés dans un spectre. “Les grains de silicate plus fins dans son atmosphère pourraient ressembler davantage à de minuscules particules de fumée”, a déclaré la co-auteure Beth Biller, de l’Université d’Édimbourg en Écosse. “Des grains plus gros pourraient ressembler davantage à des particules de sable très chaudes et très petites.”
VHS 1256 b a une faible gravité par rapport aux naines brunes plus massives, ce qui signifie que ses nuages de silicate peuvent apparaître et persister plus haut dans son atmosphère, où Webb peut les détecter. Une autre raison pour laquelle son ciel est si turbulent est l’âge de la planète. En termes astronomiques, il est assez jeune. Seulement 150 millions d’années se sont écoulées depuis sa formation et elle continuera à changer et à se refroidir pendant des milliards d’années.
À bien des égards, l’équipe considère ces découvertes comme les premières “pièces” à tirer d’un spectre que les chercheurs considèrent comme un trésor de données. Dans une large mesure, ils ont seulement commencé à identifier leur contenu. “Nous avons identifié des silicates, mais mieux comprendre quelles tailles et formes de grains correspondent à quels types de nuages spécifiques nécessitera beaucoup de travail supplémentaire”, a déclaré Miles. “Ce n’est pas le dernier mot sur cette planète : c’est le début d’un effort de modélisation à grande échelle pour s’adapter aux données complexes de Webb.”
Bien que toutes les caractéristiques observées par l’équipe aient été détectées par d’autres télescopes sur d’autres planètes à différents endroits de la Voie lactée, les autres équipes de recherche n’ont généralement identifié qu’une seule caractéristique à la fois. “Aucun autre télescope n’a identifié autant de caractéristiques à la fois pour une seule cible”, a déclaré le co-auteur Andrew Skemer de l’Université de Californie à Santa Cruz. “Nous voyons de nombreuses molécules, dans un seul spectre Webb, détaillant les systèmes dynamiques de nuages et météorologiques sur cette planète.”
El equipo llegó a estas conclusiones mediante el análisis de datos conocidos como espectros, recopilados por dos instrumentos a bordo de Webb: el espectrógrafo del infrarrojo cercano (NIRSpec, por sus siglas en inglés) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI, por sus siglas en anglais). Parce que l’orbite de la planète se déplace à une si grande distance de ses étoiles, les chercheurs ont pu l’observer directement, plutôt que d’utiliser la technique du transit ou un coronographe pour obtenir ces données.
Il y aura beaucoup plus à apprendre sur le VHS 1256 b dans les mois et les années à venir alors que cette équipe, et d’autres, continueront d’analyser les données infrarouges haute résolution de Webb. “Il y a beaucoup de débit dans un temps de télescope très modeste”, a ajouté Biller. “Avec seulement quelques heures d’observations, nous avons ce qui semble être un potentiel infini de découvertes supplémentaires.”
Que pourrait-il arriver à cette planète dans des milliards d’années ? Comme il est si loin de ses étoiles, il se refroidira avec le temps et son ciel pourrait passer de nuageux à clair.
Les chercheurs ont observé VHS 1256 b dans le cadre du programme First Science Observations de Webb, qui est conçu pour aider à transformer la capacité de la communauté astronomique à caractériser les planètes et les disques où elles se forment.
L’article scientifique de l’équipe, intitulé « The James Webb Space Telescope First Science Observations Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems II: 1-20 Micron Spectrum of Planetary-Mass Companion VHS 1256-1257 b », sera publié dans The Astrophysical Journal Letters le 22 Mars.
Le télescope spatial James Webb est le premier observatoire scientifique spatial au monde. Webb résoudra les mystères de notre système solaire, verra au-delà des mondes lointains autour d’autres étoiles et explorera les structures et les origines mystérieuses de notre univers et notre place dans celui-ci. Webb est un programme international géré par la NASA avec ses partenaires : l’Agence spatiale européenne (ESA) et l’Agence spatiale canadienne (ASC).
