Une planète isolée sans étoile révèle des mystères atmosphériques stupéfiants !

Grâce aux observations du télescope James Webb, les astronomes ont découvert une planète isolée qui n'est pas en orbite autour d'une étoile mais qui est dotée d'une atmosphère complexe.

Le télescope James Webb a découvert une planète géante dotée d'une atmosphère complexe.

Depuis plusieurs années, le télescope spatial James Webb (JWST), né d'une collaboration internationale entre la NASA, l'agence spatiale américaine, l'ESA, l'agence spatiale européenne et l'ASC, l'agence spatiale canadienne, est en orbite autour du Soleil, collectant des informations et des images de l'univers qui nous entoure.

La dernière découverte faite par ce télescope concerne SIMP J013656.5+093347.3, un objet céleste isolé sans étoile pour lui fournir de l'énergie, mais avec une atmosphère étonnamment complexe.

SIMP n'est pas une planète ordinaire : elle est énorme, avec une masse environ 13 fois supérieure à celle de Jupiter, la géante de notre système solaire. Avec une masse similaire, elle pourrait même entrer dans la catégorie stellaire des naines brunes.

Une planète ou une étoile ?

En ce qui concerne son atmosphère particulière, il est important de savoir que la plupart des planètes dotées d'une atmosphère présentent des caractéristiques complexes et articulées, précisément en raison de l'énergie stellaire qui influence cette enveloppe planétaire gazeuse.

L'atmosphère est une enveloppe gazeuse entourant un corps céleste, les molécules de ce gaz étant maintenues à proximité de la planète par l'attraction gravitationnelle du corps lui-même.

La lumière et la chaleur ne déterminent pas seulement la température et la structure de l'atmosphère, mais peuvent également influencer la chimie globale. Nous rappelons également que la chaleur du Soleil génère des mouvements de convection dans l'atmosphère terrestre, ce qui permet de redistribuer la chaleur autour de notre planète.

C'est justement parce que nous connaissons la relation étroite entre notre atmosphère complexe et le Soleil que nous pourrions penser qu'une planète isolée sans étoile proche aurait une atmosphère relativement simple, mais ce n'est pas du tout le cas. SIMP possède en fait une atmosphère profonde et stratifiée, avec des aurores et même des nuages composés de particules de fer.

Cette planète est située à environ 20 années-lumière de nous et tourne très rapidement, effectuant une rotation en environ 2,4 heures. C'est précisément parce qu'elle est isolée et donc loin des sources possibles de pollution lumineuse, sans étoile proche, et qu'elle est elle-même assez brillante, qu'elle constitue une excellente cible pour l'étude de l'exométéorologie, la météorologie des exoplanètes (bien que SIMP ne soit pas réellement classée par les astronomes comme une exoplanète).

SIMP possède une atmosphère très complexe, avec des nuages, des régions plus chaudes et plus froides, des aurores et probablement une chimie très particulière.

Sa rotation rapide joue un rôle clé dans la complexité de son atmosphère, mais ce n'est pas le seul facteur. En effet, la nature physique des caractéristiques atmosphériques de SIMP n'est pas encore totalement comprise, mais on suppose que les nuages, les variations de température, les instabilités thermochimiques et les aurores émettant des infrarouges pourraient être des mécanismes impliqués.

À cet égard, un nouvel article publié dans The Astrophysical Journal Letters étudie les raisons de l'atmosphère complexe de SIMP à l'aide d'images collectées par James Webb.

Les instruments principalement utilisés pour ce travail sont le NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), un spectrographe opérant dans le proche infrarouge, qui a recueilli des milliers de spectres individuels pendant plus de 3 heures, c'est-à-dire pendant une rotation entière de la planète ; et le MIRI (Mid-Infrared Instrument), une caméra et un spectrographe capables de détecter la lumière dans la région infrarouge moyenne du spectre électromagnétique, qui a acquis des centaines de mesures, également pendant une rotation entière.

Un spectrographe est un instrument optique qui permet de transformer la lumière en un spectre en fonction de sa fréquence. Il est souvent utilisé en astronomie et c'est grâce à lui que la classification stellaire a été rendue possible.

Grâce à ces outils, les chercheurs ont trouvé des modèles distincts dans les courbes de lumière : certaines longueurs d'onde sont devenues plus brillantes, d'autres plus faibles, et d'autres encore sont restées pratiquement inchangées.

Ces courbes de lumière montrent comment la luminosité de SIMP change au cours de sa rotation. Ces variations sont probablement dues à la présence de nuages de fer à basse altitude, de nuages de silicate à haute altitude et de zones à haute altitude avec des températures différentes, chaudes et froides, qui entrent et sortent du champ de vision au cours d'une rotation.

Une étude à long terme serait nécessaire

Les scientifiques ont également observé des courbes de lumière à haute altitude qui pourraient être liées à des aurores ou à des gaz chauds s'élevant des couches plus profondes de l'atmosphère.

La chimie de cette atmosphère complexe doit encore être étudiée, car certaines caractéristiques lumineuses ne peuvent pas être expliquées uniquement par les nuages ou les variations de température et pourraient être liées à la chimie du carbone.

C'est précisément en raison de la complexité de l'atmosphère de SIMP que l'équipe de recherche espère pouvoir observer cette planète plus longtemps, bien au-delà d'une seule rotation, afin de mieux comprendre l'évolution des mécanismes atmosphériques et, ainsi, d'appréhender pleinement un objet aussi dynamique.

Références de l'article :

- Allison M. McCarthy et al 2025 - The JWST Weather Report from the Isolated Exoplanet Analog SIMP 0136+0933: Pressure-dependent Variability Driven by Multiple Mechanisms - ApJL 981 L22.