James Webb recherche une exoplanète sans brume pour répondre à un mystère de longue date
Certaines des exoplanètes les plus courantes de notre galaxie sont aussi les plus mystérieuses. Nous n'avons pas d'équivalent à ce type de planète, appelé sous-Neptune, dans notre système solaire, mais le télescope spatial James Webb découvre pour la première fois des détails sur ces planètes.
Plus petites que les géantes de glace comme Neptune ou Uranus mais avec une composition gazeuse plus similaire à celle de Saturne ou de Jupiter, les sous-Neptunes sont considérées comme le type d'exoplanète le plus courant, mais elles sont difficiles à étudier car elles sont généralement obscurcies par les nuages et la brume. Cela signifie que les astronomes n’ont pas pu étudier leur atmosphère, ni en apprendre beaucoup sur la manière dont ces planètes évoluent, ni sur les raisons pour lesquelles nous n’en avons pas dans notre système solaire.
Mais récemment, les astronomes ont pu utiliser Webb pour étudier un sous-Neptune appelé TOI-421 b. "J'ai attendu toute ma carrière que Webb puisse caractériser de manière significative les atmosphères de ces petites planètes", a déclaré la chercheuse principale Eliza Kempton de l'Université du Maryland, College Park. "En étudiant leurs atmosphères, nous comprenons mieux comment les sous-Neptunes se sont formés et ont évolué, et cela permet notamment de comprendre pourquoi ils n'existent pas dans notre système solaire."
Cette planète particulière a été sélectionnée pour l’étude en raison de sa chaleur extrême, avec une température torride d’environ 1 340 degrés Fahrenheit. C'est suffisamment élevé pour qu'il ne devrait pas y avoir de méthane dans l'atmosphère de la planète, ce qui signifie qu'il ne devrait pas former de brume et devrait donc être plus facile à observer.
"Pourquoi avons-nous observé cette planète, TOI-421 b ? C'est parce que nous pensions qu'elle n'aurait peut-être pas de brume", a déclaré Kempton. "Et la raison en est qu'il y avait des données antérieures qui impliquaient que peut-être les planètes situées dans une certaine plage de température étaient moins enveloppées de brume ou de nuages que d'autres."
Grâce à l'absence de brume, les chercheurs ont pu observer l'atmosphère de la planète et voir de quoi elle était composée. Ils ont trouvé de la vapeur d’eau, avec une grande quantité d’hydrogène dans l’atmosphère, ainsi que des suggestions de monoxyde de carbone et de dioxyde de soufre – mais notamment aucune indication de méthane ou de dioxyde de carbone. La grande quantité d’hydrogène a été une surprise car elle diffère des quelques autres sous-Neptunes observées avec Webb – cette planète pourrait-elle donc être une anomalie ? Ou peut-être s’est-elle formée d’une manière différente de ces autres planètes similaires ?
Les chercheurs espèrent observer davantage de sous-Neptunes pour le savoir. "Nous avons découvert une nouvelle façon d'observer ces sous-Neptunes", a déclaré le chercheur Brian Davenport. "Ces planètes à haute température se prêtent à la caractérisation. Ainsi, en examinant les sous-Neptunes de cette température, nous sommes peut-être plus susceptibles d'accélérer notre capacité à en apprendre davantage sur ces planètes."
La recherche est publiée dans The Astrophysical Journal Letters .