James-Webb image l'atmosphère d'une exoplanète

Publié par Adrien le 23/11/2022 à 09:00
Source: Université de Montréal
Connu pour renvoyer des images époustouflantes vers la Terre, le télescope spatial James-Webb vient de signer une autre première: un portrait moléculaire et chimique du ciel d'un monde lointain. Le télescope, fruit d'une collaboration entre la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...), l'Agence spatiale européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est...) et l'Agence spatiale canadienne (L'Agence spatiale canadienne (ASC) ou en anglais Canadian Space Agency (CSA), est le service...), n'est opérationnel que depuis quelques mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...), mais il a déjà révolutionné le monde (Le mot monde peut désigner :) de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...).


De nouvelles observations de WASP-39 b avec le télescope "James-Webb" ont fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι...) une image plus claire de l'exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une...), montrant la présence de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un...), de potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de...), d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...), de monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule...) et de dioxyde de soufre (Le dioxyde de soufre (ou anhydride sulfureux) est un composé chimique constitué de deux...) dans son atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Cette illustration d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités...) montre également des taches de nuages dispersées sur la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...). Crédit: Melissa Weiss/CfA Harvard-Smithsonian

L'un des objets d'étude récents du télescope était une "Saturne chaude" - une planète à peu près aussi massive (Le mot massif peut être employé comme :) que Saturne en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) à quelque 700 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) - connue sous le nom de WASP-39 b, planète qu'étudie l'équipe Early Release Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) (ERS) Transiting Exoplanets.

Cette équipe, qui comprend un groupe d'astronomes canadiens de l'Université de Montréal (L’Université de Montréal est l'un des quatre établissements d'enseignement...) dirigés par le professeur Björn Benneke, avait déjà révélé en août que l'atmosphère brûlante de WASP-39 b contenait indéniablement du dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...).

De nombreuses molécules et même des nuages

Les nouveaux résultats, présentés le 21 novembre sur arXiv, fournissent un large éventail de composants identifiés sur WASP-39 b: atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...), molécules, signes de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) active et nuages.

Ces résultats sont de bon augure et confirment la capacité des instruments de James-Webb à mener l'une des grandes enquêtes bien documentées sur les exoplanètes tant espérées par la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...). Cela inclut le sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un...) d'atmosphères de planètes rocheuses de la taille de la Terre, comme celles du système TRAPPIST-1.


Crédit: NASA

Les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) analysées par l'équipe scientifique constituent un véritable tournant dans la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) sur les exoplanètes. Elles ont été recueillies par trois des instruments de James-Webb, dont l'instrument canadien Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS).

Parmi les révélations figure la première détection, dans une atmosphère exoplanétaire, de dioxyde de soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de...), une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) produite à partir de réactions chimiques déclenchées par la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) ultraviolette de l'étoile mère de la planète. Ce type de processus, appelé photochimie, n'avait jamais, jusqu'à présent, été observé en dehors du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...). Sur Terre, la couche d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes...) protectrice dans la haute atmosphère est créée de la même manière.

Pas de colonisation humaine envisagée pour WASP-39 b

À une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) estimée à 900 °C et avec une atmosphère composée principalement d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), les astronomes estiment que WASP-39 b n'est pas habitable. Toutefois, cette nouvelle étude jette les bases pour trouver des preuves de vie (La vie est le nom donné :) potentielle sur d'autres planètes qui pourraient être habitables.

La proximité de WASP-39 b avec son étoile hôte - huit fois plus proche que Mercure ne l'est du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) - en fait également un excellent laboratoire pour étudier les effets du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) des étoiles hôtes sur les exoplanètes. Une meilleure connaissance de la relation entre une planète et son étoile devrait permettre de mieux comprendre comment ces processus créent la diversité des planètes observées dans notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...).

D'autres éléments atmosphériques détectés par le télescope James-Webb comprennent le sodium, le potassium et la vapeur () d'eau, confirmant les observations antérieures des télescopes spatiaux et terrestres. Du monoxyde de carbone a également été décelé pour la première fois pour cette exoplanète.

Un travail d'équipe important

Capter un spectre aussi large de l'atmosphère de WASP-39 b s'est révélé un véritable tour de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) scientifique. Les membres de cette équipe de recherche internationale ont analysé de façon indépendante des centaines de données fournies par des instruments finement calibrés de James-Webb. Ont ensuite été faites des comparaisons détaillées de leurs découvertes au sein de l'équipe, produisant des résultats encore plus scientifiquement nuancés et rigoureux.

"D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) sociologique, c'était une expérience formidable, a déclaré Björn Benneke, professeur d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) à l'UdeM et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Trottier de recherche sur les exoplanètes. En tant qu'experts et expertes de renommée mondiale souvent en concurrence les uns avec les autres, nous nous sommes regroupés et avons collaboré pour concevoir le meilleur programme. Nous avons ainsi fourni des données de recherche de grande qualité avec lesquelles la communauté scientifique peut maintenant travailler. Ce fut un grand succès et l'expérience nous a tous rapprochés!"

Quand une exoplanète passe devant son étoile

Pour voir la lumière de WASP-39 b, James-Webb a suivi la planète alors qu'elle passait devant son étoile, permettant à une partie de la lumière de l'étoile de filtrer à travers l'atmosphère de la planète.

À travers cette lumière stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...) se sont imprimées des signatures de différents éléments chimiques trouvés dans l'atmosphère de l'exoplanète. En étudiant cette lumière grâce à une technique appelée spectroscopie de transit, les astronomes ont déterminé la composition de l'atmosphère de la planète à des centaines d'années-lumière de distance.

Les signatures des éléments chimiques détectés dans une atmosphère d'exoplanète peuvent être étudiées individuellement, mais peuvent également être comparées les unes avec les autres. En comparant l'abondance de différentes molécules, les astronomes ont un aperçu de la façon dont une planète a pu se former. Dans le cas de WASP-39 b, son inventaire chimique suggère qu'elle a été créée à partir de la collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...) et de la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) de plusieurs corps plus petits qualifiés de planétésimaux.

D'autres analyses à venir

En plus du professeur Benneke, plusieurs doctorants de l'UdeM et un chercheur postdoctoral, soit Louis-Philippe Coulombe, Caroline Piaulet, Michael Radica, Pierre-Alexis Roy et Jake Taylor, ont participé à cette étude. Ils continueront dans les prochains mois à analyser les données fournies par James-Webb afin de repérer d'autres exoplanètes potentielles.

"Les premières semaines après la publication des données de notre programme d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) ont probablement été l'une des périodes les plus enrichissantes de ma vie, a déclaré l'étudiant Michael Radica, deuxième auteur de l'article sur les données de l'instrument canadien NIRISS. En voyant les premiers spectres de transmission du NIRISS, j'ai vraiment compris que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) notre travail des dernières années en valait la peine!"

L'équipe ERS prépare plusieurs autres articles scientifiques dont les résultats seront publiés prochainement: "Nous pouvons maintenant commencer à pousser plus loin les capacités de James-Webb et de l'instrument NIRISS, a ajouté le chercheur. Les leçons tirées des observations du programme Early Release Science se révèlent déjà inestimables. Des analyses de planètes plus petites, de la taille de Neptune et même de la Terre, sont en cours."

La mission de "James-Webb": regarder au-delà des mondes lointains

Le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le...) James-Webb est l'observatoire scientifique le plus important de la prochaine décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix »...). Il résoudra les mystères de notre système solaire, regardera au-delà des mondes lointains autour d'autres étoiles et sondera les structures et les origines mystérieuses de notre univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et notre place dans celui-ci.
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