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Les données planétaires de JWT pourraient être trop bonnes pour les modèles existants

Vue d'artiste d'une planète en orbite autour de la jeune étoile Beta Pictoris. Crédits : ESO L. Calçada/N. Risinger

L’un des principaux objectifs du James Webb Telescope sera de caractériser l’atmosphère d’exoplanètes proches. Des observations récentes suggèrent que l’observatoire sera particulièrement efficace dans cette tâche. Cependant, une étude avertit que les outils de traitement de données actuellement disponibles ne correspondent pas à la qualité de ces observations. Selon eux, le processus de caractérisation des atmosphères d’exoplanètes doit être réinventé.

Pour analyser la composition d’atmosphères extraterrestres, le James Webb Telescope (JWT) utilise une technique connue sous le nom de spectroscopie de transmission. Concrètement, lorsque des planètes passent devant leur étoile, chaque élément qui compose leur atmosphère absorbe et émet différentes longueurs d’onde (ou couleurs) de lumière à différents degrés. Autrement dit, chaque élément a une empreinte digitale unique. Le JWT est capable de repérer ces empreintes et donc de déterminer la composition de ces atmosphères mieux que n’importe quel autre télescope.

Cependant, même le meilleur télescope ne sert à rien si les informations qu’il fournit sont mal interprétées. Or, d’après une équipe du MIT, qui publie ses travaux dans Nature Astronomy, nous risquons de surestimer la précision avec laquelle nous pouvons calculer l’abondance de certains éléments à partir des données du JWT, les modèles utilisés pour traduire les spectres en propriétés atmosphériques n’étant plus suffisamment puissants.

Des modèles pas assez précis

Comme dit plus haut, nous pouvons déterminer la présence de plusieurs gaz contenus dans une atmosphère extraterrestre en analysant la manière dont ces gaz planétaires absorbent le rayonnement électromagnétique de l’étoile. Cependant, la quantité d’un gaz est aussi importante que sa présence.

Pour estimer ces proportions, les astronomes utilisent ce qu’ils appellent un « modèle d’opacité ». Or, les auteurs soutiennent que le meilleur modèle d’opacité jamais développé est aujourd’hui capable de traiter les données limitées de Hubble, mais pas celles que nous commençons à obtenir par le JWT. Des télescopes futurs, comme le Télescope géant européen (ELT) actuellement en construction au Chili, rencontreront des problèmes similaires.

« Il existe une différence scientifiquement significative entre un composé comme l’eau présent à 5% contre 25%, une différence que les modèles actuels ne peuvent pas différencier« , peut-on lire dans un communiqué.

jwt atmosphère exoplanètes
Le JWT peut fournir des spectres détaillés, mais nos modèles d’interprétation peuvent produire des résultats trompeurs. Crédits : Jose-Luis Olivares, MIT.

Des risques de surinterprétation

Pour appuyer leurs préoccupations, les chercheurs ont développé un spectre que le JWT pourrait produire en observant une planète. Ils ont ensuite créé huit « versions perturbées » de ce spectre et les ont toutes introduites dans le modèle. Résultat : ce dernier ne pouvait pas distinguer si ladite planète avait une température de surface de 27°C d’une température quasi vénusienne de 300°C ni si la pression atmosphérique était similaire à celle de la Terre ou bien le double de celle-ci, ni même déterminer l’abondance des gaz avec précision.

Autrement dit, aussi précises que seront les données du JWT, notre processus de traduction nous empêchera de saisir des subtilités importantes. Or, de telles subtilités pourraient faire la différence entre une planète potentiellement habitable et non habitable. En conséquence, les auteurs appellent à la prudence quant à l’interprétation de certaines données « très intéressantes » au premier abord. L’article fournit également quelques idées pour créer de meilleurs modèles, mais aucune version supérieure n’est aujourd’hui prête à l’emploi.