Le télescope spatial James Webb détecte pour la première fois le matin et le soir sur une exoplanète lointaine !

Les atmosphères des exoplanètes ont été étudiées avec de puissants télescopes pendant un certain temps, mais elles ont toujours été considérées comme uniformes sur toute la planète.

Maintenant, le télescope spatial James Webb (JWST) a révélé les différentes conditions atmosphériques des côtés "matin" et "soir" de WASP-39b, une exoplanète distante, où le côté matin est plus nuageux que le côté soir.

Jour continu et nuit interminable

Les scientifiques apprennent sur l'atmosphère d'une planète en mesurant la lumière qu'ils reçoivent lorsque la planète passe devant son étoile ; cette lumière change en filtrant à travers l'atmosphère, avec des signatures spécifiques révélant différentes molécules dans l'atmosphère.

Wasp-39b is a Hot Jupiter exoplanet located 700 light-years away. This captivating gas giant contains carbon dioxide in its atmosphere. The presence of CO2 provides important insight into the formation of the planet. A building block of life confirmed outside our solar system. pic.twitter.com/38qceHLZOw

— FarLife (@FarLife1) June 12, 2024

Cette technique suppose que l'atmosphère de l'exoplanète est la même sur toute sa surface. Cependant, WASP-39b est "verrouillée par les marées" ; la planète effectue une rotation complète d'un "jour" en même temps qu'elle complète une orbite. Cela signifie que le même côté de la planète est toujours face à son étoile, ce qui crée un "jour" continu d'un côté et une "nuit" interminable de l'autre côté de la planète ; entre les deux côtés, il y a aussi des côtés de "matin" et de "soir".

Comme le côté diurne de WASP-39b est toujours face à l'étoile, il est beaucoup plus chaud que le côté nocturne. En raison de la façon dont la planète tourne, on pense que l'énorme différence de température entre les deux crée un vent équatorial fort qui se déplace dans une direction, créant un côté "matin", où le vent nocturne plus frais voyage vers le côté diurne, et un côté "soir", où le vent chaud du jour voyage vers le côté nocturne. Les données montrent que la nuit peut atteindre les 800 °C, tandis que le matin est relativement plus frais, 600 °C.

La façon dont les nuages se forment dépend de la température, il a donc été prédit que les côtés matin et soir auraient des quantités différentes de couverture nuageuse. Les chercheurs ont utilisé plusieurs méthodes d'analyse des données du JWST pour le vérifier et ont découvert que le matin était plus nuageux que le soir, comme prévu.

Le Dr James Kirk, du Département de Physique de l'Imperial College de Londres, dit que la plupart des planètes observées orbitant des étoiles lointaines sont comme WASP-39b : "Maintenant, nous avons pu tester nos théories sur ces planètes et, pour la première fois, mesurer directement le côté matin et le côté soir d'une exoplanète sur une large gamme de longueurs d'onde."

Néstor Espinoza, chercheur en exoplanètes au Space Telescope Science Institute et auteur principal, dit que cette analyse est "particulièrement intéressante car elle fournit des informations en 3D sur la planète qui n'étaient pas obtenues auparavant. Parce que nous pouvons dire que le bord nocturne est plus chaud, ce qui signifie qu'il est un peu plus gonflé. Donc, théoriquement, il y a une petite houle au terminator qui s'approche du côté nocturne de la planète."

Travaux futurs

Kirk a développé une technique d'analyse qui se concentrait uniquement sur la lumière reçue lorsque la planète transite par la surface de l'étoile ; étant donné que seuls les bords de la planète "touchent" le disque de l'étoile à ces moments-là, la lumière ne filtrerait qu'à travers les côtés matinaux ou vespéraux de l'atmosphère, respectivement. Ses résultats correspondaient bien à d'autres analyses réalisées par d'autres membres de l'équipe.

The images from Webb are amazing...but so are the spectra. By breaking apart the light of Wasp 39b, the space telescope can tell us the detailed chemical conditions on a hot, Saturn-size planet 700 light years away. https://t.co/pVe0HacduO pic.twitter.com/ur3TBeYwtS

— Corey S. Powell (@coreyspowell) November 24, 2022

L'équipe espère élargir son analyse pour inclure des données de plus d'instruments à bord du JWST, y compris ceux qui analysent la lumière sur une gamme de longueurs d'onde, pour révéler plus de détails sur les différences atmosphériques sur WASP-39b.

Le Dr Kirk déclare : "Nous avons maintenant démontré la viabilité de cette méthode avec le JWST, et la précision du JWST est si immense qu'elle ouvre vraiment une nouvelle voie pour comprendre et mesurer la circulation atmosphérique des exoplanètes auxquelles nous étions auparavant en grande partie insensibles."

Référence de l'article :

Espinoza, N. et al (2024) Inhomogeneous terminators on the exoplanet WASP-39b, Nature.