Le télescope spatial James Webb obtient le spectre le plus détaillé de l’atmosphère d’une exoplanète à ce jour
Le télescope spatial James Webb (Webb ou JWST) a capté la signature distincte de l’eau, ainsi que des signes de nuages et de brume, dans l’atmosphère entourant WASP-96b, une géante gazeuse chaude et bouffie située à environ 1 150 années-lumière dans la constellation méridionale de Phoenix.
Image d’entête : un spectre de transmission réalisé à partir d’une seule observation à l’aide de l’imageur dans le proche infrarouge et du spectrographe sans fente (NIRISS) du Webb révèle les caractéristiques atmosphériques de WASP-96b. (NASA / ESA / CSA / STScI)
WASP-96b a été découverte en 2013 par des astronomes dans le cadre de l’enquête Wide Angle Search for Planets (WASP).
Située à 1 150 années-lumière dans la constellation du Phénix, elle représente un type de géante gazeuse qui n’a pas d’analogue direct dans notre système solaire.
WASP-96b tourne autour de son étoile semblable au Soleil, WASP-96, vieille de 8 milliards d’années, tous les 3,4 jours et qui est très chaude (1 027 °C).
Avec une masse inférieure à la moitié de celle de Jupiter et un diamètre 1,2 fois plus grand, elle est beaucoup plus volumineuse que n’importe quelle planète en orbite autour de notre Soleil.
La combinaison de sa grande taille, de sa courte période orbitale, de son atmosphère bouffie et de l’absence de lumière contaminante provenant d’objets proches dans le ciel fait de WASP-96b une cible idéale pour des observations atmosphériques.
Le 21 juin 2022, l’instrument NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) à bord du Webb a mesuré la lumière du système WASP-96 pendant 6,4 heures alors que la planète se déplaçait à travers l’étoile.
Le résultat est une courbe de lumière montrant l’atténuation globale de la lumière de l’étoile pendant le transit, et un spectre révélant le changement de luminosité des longueurs d’onde individuelles de la lumière infrarouge entre 0,6 et 2,8 microns.
Une courbe de lumière de l’instrument NIRISS de Webb montre le changement de luminosité de la lumière du système stellaire WASP-96 au fil du temps, lorsque la planète transite devant l’étoile. Un transit se produit lorsqu’une planète en orbite se déplace entre l’étoile et le télescope, bloquant une partie de la lumière de l’étoile. (NASA)
Le spectre de transmission (image d’entête) révèle des détails de l’atmosphère jusqu’alors cachés : la signature sans ambiguïté de l’eau, des indications de brume et des preuves de l’existence de nuages que l’on pensait inexistants d’après les précédentes observations.
Selon les astronomes du Webb :
Un spectre de transmission est réalisé en comparant la lumière stellaire, filtrée par l’atmosphère d’une planète lorsqu’elle se déplace à travers l’étoile, à la lumière stellaire non filtrée détectée lorsque la planète se trouve à côté de l’étoile.
Nous sommes en mesure de détecter et de mesurer l’abondance des principaux gaz dans l’atmosphère d’une planète en fonction du modèle d’absorption, les emplacements et les hauteurs des pics sur le graphique.
Le spectre de WASP-96b n’est pas seulement le spectre de transmission dans le proche infrarouge le plus détaillé de l’atmosphère d’une exoplanète capté à ce jour, mais il couvre également une gamme remarquablement large de longueurs d’onde, y compris la lumière rouge visible et une partie du spectre qui n’était pas accessible auparavant à partir d’autres télescopes (longueurs d’onde supérieures à 1,6 microns).
Cette partie du spectre est particulièrement sensible à l’eau ainsi qu’à d’autres molécules importantes comme l’oxygène, le méthane et le dioxyde de carbone, qui ne sont pas immédiatement évidentes dans le spectre de WASP-96b mais qui devraient être détectables dans d’autres exoplanètes prévues pour être observées par le télescope Webb.
La ligne bleue sur le graphique est un modèle optimisé qui prend en compte les données, les propriétés connues de WASP-96b et de son étoile (par exemple, la taille, la masse, la température), et les caractéristiques supposées de l’atmosphère.
Selon les astronomes :
Le spectre extraordinairement détaillé, obtenu par l’analyse simultanée de 280 spectres individuels capturés au cours de l’observation, ne donne qu’un aperçu de ce que Webb réserve à la recherche d’exoplanètes.
Au cours de l’année à venir, nous utiliserons la spectroscopie pour analyser les surfaces et les atmosphères de plusieurs dizaines d’exoplanètes, des petites planètes rocheuses aux géantes riches en gaz et en glace.
Près d’un quart du temps d’observation du cycle 1 de Webb est alloué à l’étude des exoplanètes et des matériaux qui les forment.
Sur le site de la NASA : NASA’s Webb Reveals Steamy Atmosphere of Distant Planet in Detail.