Le résultat a été publié le La nature, fournit des informations importantes sur la composition et la formation de l’exoplanète et témoigne de sa capacité James Webb pour détecter et mesurer le CO2 dans les atmosphères plus minces des petites planètes rocheuses. Et au-delà des informations recueillies, une meilleure compréhension de ces exoplanètes pourrait permettre de trouver des mondes susceptibles d’héberger une vie extraterrestre. L’équipe qui a fait la découverte a obtenu du temps d’observation au télescope dans le cadre du programme Science de la publication anticipéequi a été choisi pour recueillir certaines des premières données de James Webb après avoir démarré ses opérations scientifiques fin juin. Dirigée par Natalie Batalha de l’Université de Californie à Santa Cruz, l’équipe comprend des astronomes du monde entier, dont Björn Benneke de l’Université de Montréal, également membre de l’Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx). La cible du programme d’observation, WASP-39 b, est une planète géante à gaz chaud avec une masse d’environ un quart de celle de Jupiter (à peu près la même que Saturne) et un diamètre 1,3 fois celui de Jupiter. Son gonflement extrême est en partie lié à sa température élevée (environ 900°C). Contrairement aux géantes gazeuses plus froides et plus compactes de notre système solaire, WASP-39 b orbite très près de son étoile – à peine un huitième de la distance entre le Soleil et Mercure – et complète une orbite en un peu plus de quatre jours terrestres. La découverte de la planète, rapportée en 2011, était basée sur des détections au sol de l’atténuation subtile et périodique de la lumière de son étoile hôte lorsque la planète transite ou passe devant l’étoile. Lors d’un transit, une partie de la lumière de l’étoile est complètement bloquée par la planète (faisant complètement baisser sa lumière) et une autre partie traverse l’atmosphère de la planète. Étant donné que différents gaz absorbent différentes combinaisons de couleurs, les scientifiques peuvent analyser de petites différences de luminosité à différentes longueurs d’onde pour déterminer exactement de quoi est faite une atmosphère. Avec la combinaison de son atmosphère gonflée et de ses transits fréquents, WASP-39b est une cible idéale pour la spectroscopie en transmission. L’équipe a utilisé son spectrographe proche infrarouge James Webb (NIRSpec) pour réaliser cette détection.
Première détection nette de CO2
Un spectre de transmission de l’exoplanète géante à gaz chaud WASP-39b enregistré par le spectrographe dans le proche infrarouge James-Webb (NIRSpec) le 10 juillet 2022 révèle la première preuve définitive de la présence de dioxyde de carbone sur une planète extrasolaire. Crédit : NASA/ESA/CSA/STScI Ce que l’équipe a vu était assez impressionnant. Un signal significatif – une raie d’absorption – a été détecté à des longueurs d’onde comprises entre 4,1 et 4,6 microns dans l’infrarouge. C’est la première preuve claire, détaillée et indiscutable de la présence de dioxyde de carbone jamais trouvée sur une planète en dehors du système solaire. “J’ai été complètement surpris”, a déclaré Björn Benneke, professeur de physique à l’UdeM et membre de l’équipe responsable de l’étude des exoplanètes en transit, qui a travaillé à la conception du programme d’observation et à l’analyse des données NIRSpec avec le Louis-Philippe les étudiants diplômés Coulombe, Caroline Piaulet, Michael Radica et Pierre-Alexis Roy ainsi que le chercheur postdoctoral Jake Taylor.
Björn Benneke, professeur à l’Université de Montréal et chercheur à l’iREx, est un membre clé de l’équipe qui a découvert la première signature définitive du dioxyde de carbone dans l’atmosphère d’une exoplanète. Crédit : Amélie Philibert « Nous avons analysé les données ici à Montréal et avons vu cette énorme signature de dioxyde de carbone : 26 fois plus forte que n’importe quel bruit dans les données. Avant de James Webb, nous avons souvent dû fouiller dans le bruit, mais ici nous avions une signature parfaitement définie. C’est comme voir quelque chose clairement de ses propres yeux”, a poursuivi le professeur. Aucun observatoire n’a jamais mesuré des différences aussi subtiles dans la luminosité de tant de couleurs infrarouges individuelles dans le spectre de transmission d’une exoplanète. L’accès à cette partie du spectre, de 3 à 5,5 microns, est crucial pour déterminer l’abondance de gaz tels que la vapeur d’eau et le méthane, ainsi que le CO2, qui pourraient être présents sur de nombreux types d’exoplanètes. “La détection d’un signal de dioxyde de carbone aussi clair dans WASP-39 b est de bon augure pour l’avenir, à savoir la caractérisation des atmosphères de planètes plus petites de la taille de la Terre”, a déclaré Natalie Batalha, chercheuse principale du programme. “Sur Terre, ajoute Björn Benneke, le dioxyde de carbone joue un rôle extrêmement important dans notre climat et nous sommes habitués à voir ses signatures spectroscopiques. Maintenant, nous voyons la même signature partout. Nous pouvons maintenant dire que ces exoplanètes sont des mondes aussi réels que la Terre et les planètes de notre système solaire.
A propos de cette découverte
L’étude “Identification of carbon dioxide in an exoplanet atmosphere”, de l’équipe scientifique JWST Transiting Exoplanet Community Early Release, a été pré-publiée en ligne sur le site arXiv le 25 août 2022 et sera publiée le 1er septembre 2022 dans La nature.
À propos de l’iREx
L’Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) réunit des chercheurs expérimentés et leurs étudiants pour tirer le meilleur parti des grands projets d’observation en cours et à venir, dans le but ultime de trouver la vie ailleurs. L’Institut se consacre à l’exploration de nouveaux mondes et à la recherche de la vie sur d’autres planètes.
