Le James Webb Telescope a braqué ses miroirs et instruments vers une exoplanète qui n’a aucun semblable dans le Système solaire. Son objectif était d’analyser la composition de son atmosphère. Au terme de ces travaux, les chercheurs ont capturé la signature distincte de l’eau, ainsi que des preuves de nuages et de brume. L’observation est la plus détaillée du genre à ce jour, démontrant la capacité sans précédent de l’observatoire à analyser des atmosphères extraterrestres à des centaines d’années-lumière.
Les premières campagnes scientifiques du James Webb Telescope vont enfin pouvoir commencer. Les astronomes utiliseront l’observatoire pour sonder les profondeurs de l’Univers, mais pas que. Certaines équipes de chercheurs prévoient en effet d’utiliser les capacités du JWT pour analyser les compositions atmosphériques de plusieurs exoplanètes. Pour déduire ces compositions, l’observatoire utilisera une technique appelée spectroscopie de transmissions. Voici comment cela fonctionne.
L’atmosphère comme un filtre
Une planète qui passera entre le JWT et son étoile bloquera partiellement une partie de sa lumière. Si cette planète est pourvue d’une atmosphère, alors tous les gaz qu’elle contient absorberont une partie de cette lumière avant qu’elle n’atteigne le miroir primaire du télescope. Nous savons également que chaque molécule absorbe une longueur d’onde différente. En analysant ces longueurs d’onde, les chercheurs pourront alors déduire les gaz présents à l’intérieur de ladite atmosphère.
Le télescope Hubble est également capable d’effectuer ce type d’analyses. En revanche, sa sensibilité ne lui permet de détecter ces molécules que dans les atmosphères de planètes gazeuses géantes. Le JWT pourra quant à lui analyser les atmosphères d’exoplanètes semblables à la Terre.
De plus, l’observatoire opère principalement dans l’infrarouge. Or, plusieurs molécules chimiques, telles que l’eau, le méthane, le dioxyde de carbone ou l’ammoniac, se révèlent davantage dans l’infrarouge. Autrement dit, le JWT pourra discerner plus de gaz que Hubble qui travaille essentiellement en lumière visible.
Une première analyse
En attendant d’entamer son programme scientifique, le JWT s’est « fait les dents » sur une exoplanète nommée WASP-96 b, située à environ 1 150 années-lumière. Avec une masse inférieure à la moitié de celle de Jupiter et un diamètre 1,2 fois plus grand, WASP-96 b est beaucoup plus « gonflée » que n’importe quelle planète de notre système.
WASP-96 b orbite également très près de son étoile semblable, à seulement un neuvième de la distance entre Mercure et le Soleil, clôturant un tour en moins de quatre jours. En conséquence, il fait plus de 500°C en surface.
« La combinaison de sa grande taille, de sa courte période orbitale, de son atmosphère « gonflée » et d’un manque de lumière contaminante provenant d’objets à proximité faisait de cette exoplanète une cible idéale pour les observations atmosphériques« , détaille la NASA.
Ces travaux ont eu lieu le 21 juin 2022. Pour ce faire, les ingénieurs ont braqué l’imageur proche infrarouge et le spectrographe sans fente (NIRISS) du JWT sur l’exoplanète. Ils ont alors analysé la lumière filtrée de son étoile pendant 6,4 heures alors que la planète se déplaçait devant. Ces données ont permis d’isoler un spectre de transmission révélant le changement de luminosité des longueurs d’onde individuelles de la lumière infrarouge entre 0,6 et 2,8 microns.
Plus précisément, ce spectre de transmission a révélé une signature sans ambiguïté de l’eau. Les chercheurs soulignent ainsi la présence d’une brume et de nuages. Or, des analyses antérieures laissaient à penser que cette exoplanète n’avait aucune eau dans son atmosphère.
Le spectre de WASP-96 b est le plus détaillé d’une atmosphère d’exoplanète capturé à ce jour. Les chercheurs pourront utiliser toutes ces données pour faire des déductions sur la composition globale de la planète, ainsi que sur le lieu, le moment et la manière dont elle s’est formée.
Ce travail n’est évidemment qu’un début qui ne nous donne qu’un aperçu de ce dont le JWT sera capable au cours de ces prochaines années. Les analyses de petites planètes rocheuses semblables à la Terre seront particulièrement intéressantes.
