Le télescope James Webb de la NASA révèle l’atmosphère “fumante” d’une planète à 1 150 années-lumière de la Terre

Le télescope spatial James Webb de la NASA a tenté de capturer une signature claire de l’eau dans l’atmosphère d’une planète géante gazeuse chaude et gonflée en orbite autour d’une étoile lointaine semblable au Soleil, avec des preuves de nuages ​​et de brume.

L’observation, qui révèle la présence de molécules de gaz spécifiques basées sur de petites diminutions de la luminosité de couleurs précises de la lumière, est la plus détaillée du genre à ce jour, démontrant la capacité sans précédent de Webb à analyser des atmosphères à des centaines d’années-lumière, a déclaré la NASA. . sera publié mardi 12 juillet.

Alors que le télescope spatial Hubble a analysé les atmosphères de nombreuses exoplanètes au cours des deux dernières décennies, capturant la première détection d’eau claire en 2013, l’observation immédiate et plus détaillée de Webb marque un pas de géant dans les efforts pour caractériser les planètes potentiellement habitables au-delà de la Terre.

La planète géante gazeuse WASP-96 b observée par le télescope Webb pendant plus de 6 heures

WASP-96 b est l’une des plus de 5 000 exoplanètes confirmées dans la Voie lactée.

Située à environ 1 150 années-lumière dans la constellation du Phénix dans le ciel austral, elle représente un type de géante gazeuse qui n’a pas d’équivalent direct dans notre système solaire.

À la moitié de la masse de Jupiter et 1,2 fois le diamètre, WASP-96 b est beaucoup plus bombé que n’importe laquelle des planètes en orbite autour de notre Soleil.

Et lorsque la température est supérieure à 1000 ° F, il fait nettement plus chaud. WASP-96 b orbite extrêmement près de son étoile semblable au Soleil, à seulement un neuvième de la distance entre Mercure et le Soleil, faisant une révolution tous les 3 1/2 jours terrestres.

La combinaison de sa grande taille, de sa courte période orbitale, de son atmosphère gonflée et de l’absence de lumière contaminante provenant d’objets proches dans le ciel fait de WASP-96 b une cible idéale pour les observations atmosphériques.

Le 21 juin, la caméra infrarouge proche et le spectrographe sans fente (NIRISS) de Webb ont mesuré la lumière du système WASP-96 pendant 6,4 heures alors que la planète se déplaçait à travers l’étoile.

Les instruments JWST révèlent des détails cachés de l’atmosphère de WASP-96 b

Le résultat est une courbe de lumière qui montre la gradation globale de la lumière des étoiles pendant le transit, et un spectre de transmission qui montre le changement de luminosité des longueurs d’onde individuelles de la lumière infrarouge entre 0,6 et 2,8 microns.

Alors que la courbe de lumière confirme les caractéristiques de la planète déjà établies par d’autres observations – l’existence, la taille et l’orbite de la planète – le spectre de transmission révèle des détails jusque-là cachés de l’atmosphère : caractéristiques indubitables de l’eau, caractéristiques de la brume et preuves de nuages ​​précédemment on pense qu’ils n’existent pas.

Le spectre de transmission est obtenu en comparant la lumière stellaire filtrée à travers l’atmosphère d’une planète lorsqu’elle passe au-dessus de l’étoile avec la lumière stellaire non filtrée détectée lorsque la planète est à côté de l’étoile.

Sur la base du modèle d’absorption – l’emplacement et la hauteur des pics dans le graphique – les scientifiques peuvent détecter et mesurer l’abondance des principaux gaz dans l’atmosphère d’une planète. Tout comme les humains ont des empreintes digitales et des séquences d’ADN distinctes, les atomes et les molécules ont des modèles distincts de longueurs d’onde qu’ils absorbent.

Le spectre de WASP-96 b capturé par NIRISS est non seulement le spectre proche infrarouge le plus détaillé de l’atmosphère d’une exoplanète jamais capturé, mais 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 depuis d’autres télescopes auparavant (avec une longueur d’onde supérieure à 1,6 microns). Cette partie du spectre est particulièrement sensible à l’eau et à d’autres molécules clés telles que l’oxygène, le méthane et le dioxyde de carbone, qui ne sont pas immédiatement apparentes dans le spectre de WASP-96 b, mais devraient être détectables dans d’autres exoplanètes prévues pour l’observation de Webb. .

Les scientifiques peuvent utiliser le spectre pour mesurer la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère, limiter l’abondance de divers éléments tels que le carbone et l’oxygène et estimer la température de l’atmosphère en profondeur.

Ils peuvent ensuite utiliser ces informations pour faire des déductions sur la composition globale de la planète, ainsi que sur comment, quand et où elle s’est formée.

Selon la NASA, le détail et la clarté exceptionnels de ces mesures sont possibles grâce à la conception de pointe de Webb. Son miroir plaqué or de 270 pieds carrés capte efficacement la lumière infrarouge. Ses spectrographes de précision diffusent la lumière dans un arc-en-ciel de milliers de couleurs infrarouges. Et ses détecteurs infrarouges sensibles mesurent de très petites différences de luminosité.

NIRISS peut détecter des différences de couleur d’environ un millième de micron seulement (la différence entre le vert et le jaune est d’environ 50 microns) et des différences de luminosité entre ces couleurs de quelques centaines de parties par million.

De plus, l’extrême stabilité et la position orbitale de Webb autour du point de Lagrange 2, à environ un million de kilomètres de l’influence contaminante de l’atmosphère terrestre, garantissent une vue ininterrompue et des données propres qui peuvent être analysées relativement rapidement.

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