Le JWST dresse le premier profil chimique d’une atmosphère d’exoplanète

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  • Le télescope spatial James Webb continue d’ouvrir le monde à de nouvelles sciences. Cette fois, il s’agit du premier profil moléculaire et chimique de l’atmosphère d’une exoplanète, avec des signes de réactions photochimiques actives.

    Dans le cadre du profil chimique complet de l’exoplanète Wasp 39b – où plus tôt cet été Webb a trouvé des preuves claires de dioxyde de carbone dans une atmosphère d’exoplanète – la NASA a déclaré que le télescope avait capté plus de CO2ainsi que le monoxyde de carbone, le sodium, le potassium et la vapeur d’eau.

    Dioxyde de soufre (SO2) a également été détecté, ce qui, selon Shang-Min Tsai, chercheur à l’Université d’Oxford, est une preuve concrète de la photochimie – des réactions chimiques initiées par la lumière frappant l’atmosphère d’une planète. La couche d’ozone terrestre s’est formée par photochimie, par exemple.

    “Je vois cela comme une perspective vraiment prometteuse pour faire progresser notre compréhension des atmosphères des exoplanètes”, a déclaré Tsai.

    Comme quand il a détecté du CO2 dans l’atmosphère de Wasp 39b, le JWST s’appuyait sur le transit de la planète autour de son étoile et sur la façon dont les produits chimiques dans son atmosphère affectaient les longueurs d’onde de la lumière détectées par le télescope. Lorsque la lumière frappe divers éléments, ils reflètent différentes longueurs d’onde, que le JWST peut détecter avec une précision extrême.

    Trois des quatre instruments scientifiques de Webb ont été utilisés pour construire le profil atmosphérique de Wasp 39b : le spectrographe à image proche infrarouge et sans fente (NIRISS), la caméra proche infrarouge (NIRCam) et le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec), qui a été utilisé dans deux configurations.

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    Profil atmosphérique complet de Wasp 39b, tel que capturé par le JWST

    Pourquoi les profils atmosphériques sont importants

    Génial : Nous savons ce qu’il y a dans l’atmosphère d’une géante gazeuse huit fois plus proche de son étoile que Mercure ne l’est du Soleil. Alors?

    D’une part, la liste des produits chimiques dans une atmosphère fournit aux chercheurs des rapports entre eux, ce qui, selon la NASA, est un élément fondamental pour déterminer la formation des planètes. Kazumasa Ohno, un chercheur sur les exoplanètes de l’Université de Californie à Santa Cruz qui a travaillé avec les données du JWST, a déclaré que la composition chimique de Wasp 39b donne aux chercheurs quelques indices.

    “L’abondance de soufre [relative to] l’hydrogène a indiqué que la planète a vraisemblablement connu une accrétion significative de planétésimaux », a déclaré Ohno. « Les données indiquent également que l’oxygène est beaucoup plus abondant que le carbone dans l’atmosphère. Cela indique potentiellement que WASP-39 b s’est formé à l’origine loin de l’étoile centrale.”

    La découverte de la photochimie a également conduit à une première supplémentaire, selon la NASA, de “scientifiques appliquant des modèles informatiques de photochimie à des données nécessitant une explication complète de cette physique”.

    C’est cette application qui, selon la NASA, a entraîné des améliorations de ses capacités de modélisation qui « aideront à développer le savoir-faire technologique pour interpréter les signes potentiels d’habitabilité » dans d’autres exoplanètes.

    L’astrophysicienne de l’Université de Bristol, Hannah Wakeford, a déclaré que l’équipe Webb avait prédit à quel point l’observatoire fonctionnerait, “mais il était plus précis, plus diversifié et plus beau que je ne le pensais réellement”.

    Avec un regard long et dur sur Wasp 39b à l’écart et les instruments de Webb performants au-dessus des attentes, la NASA est prête pour des enquêtes supplémentaires sur les exoplanètes. Il peut commencer à regarder des mondes plus rocheux, comme ceux du système TRAPPIST-1 – dont plusieurs se trouvent dans la zone habitable de l’étoile.

    Laura Flagg, chercheuse à l’Université Cornell et membre de l’équipe internationale Webb, a déclaré que l’avenir s’annonçait prometteur pour le JWST. “Nous allons pouvoir avoir une vue d’ensemble des atmosphères des exoplanètes… C’est incroyablement excitant de savoir que tout va être réécrit.” ®

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