Le télescope James-Webb dévoile la composition surprenante de l’atmosphère d’une classe mystérieuse d’exoplanètes

Depuis la toute première il y a presque 30 ans maintenant, les astronomesastronomes ont débusqué près de 6 000 exoplanètes. Et il semble que, dans notre Voie lactée au moins, celles qu’ils qualifient de sous-NeptuneNeptune soient les plus nombreuses. C’est le télescope spatialtélescope spatial Kepler (Nasa) qui a été le premier à les observer au cours des années 2010. Des planètes plus grandes que notre Terre, mais plus petites que notre Neptune, dont il n’existe pourtant pas d’exemple dans notre Système solaire. Elles demeuraient ainsi mystérieuses pour les chercheurs, d’autant qu’avant le lancement du télescope spatial James-Webb (JWSTJWST), elles restaient très difficiles à observer.

Les astronomes supposaient tout de même que de nombreuses sous-Neptunes soient très fortement masquées par des nuagesnuages ​​et des brumesbrumes. Parce que les spectres qu’ils enregistraient lorsque les planètes passent devant leur étoile restaient désespérément plats. Comprenez que les chercheurs ne parvenaient à déceler aucune empreinte chimique dans les atmosphèresatmosphères de ces sous-Neptunes. Mais aujourd’hui, des astronomes de l’université du Maryland (États-Unis) annoncent, dans les Astrophysical Journal Letters avoir utilisé la puissance du JWST pour mettre enfin au jour les signatures de quelques éléments dans l’atmosphère de ces drôles de planètes. Ou au moins de l’une d’entre elles. TOI-421 b. Une exoplanète située à quelque 244 années-lumière de notre Terre.

L’atmosphère d’une sous-Neptune comme on ne l’avait jamais vue

Ils ont choisi de s’intéresser à cette planète en particulier parce qu’elle est plus chaude que d’autres sous-Neptunes. Sa température est estimée à environ 725 °C. Or les chercheurs avaient émis l’hypothèse qu’au-delà de 575 °C, les réactions photochimiques qui produisent la brume devraient être moins nombreuses. Et les atmosphères de ces exoplanètes, donc, un peu plus claires. C’est exactement ce qu’ils ont observé pour TOI-421 b.

Ils rapportent ainsi que son atmosphère contient de la vapeur d’eau (H₂O) et, semble-t-il, du monoxyde de carbonemonoxyde de carbone (CO) et du dioxyde de soufresoufre (SO₂). En revanche, aucune trace de dioxyde de carbonedioxyde de carbone (CO₂) ou de méthane (CH₄). Mais une grande quantité d’hydrogènehydrogène (H2). C’est une vraie surprise. Les atmosphères des premières sous-Neptunes observées par le télescope James-Webb, en effet, semblaient plutôt riches en moléculesmolécules lourdes. Et voici que ces résultats suggèrent le contraire !

Une sous-Neptune comme les autres ?

Les astronomes envisagent désormais que TOI-421 b s’est formée et a évolué différemment des sous-Neptunes plus froides observées précédemment. D’autant qu’ils notent aussi que l’atmosphère de cette exoplanète reproduit un peu celle de son étoile hôte. « Si on prenait le même gazgaz que celui de l’étoile, qu’on le déposait sur l’atmosphère d’une planète et qu’on le plaçait à la température beaucoup plus froide de cette planète, on obtiendrait la même combinaison de gaz. Ce processus est plus proche de celui des planètes géantesplanètes géantes de notre Système solaireSystème solaire. Il diffère en revanche de celui des autres sous-Neptunes observées jusqu’à présent avec le JWST », explique Eliza Kempton, auteure principale de l’étude, dans un communiqué du Webb Space Telescope.

Il faut dire que TOI-421 b orbiteorbite également autour d’une étoile qui ressemble à notre SoleilSoleil. Alors que la plupart des autres sous-Neptunes observées jusqu’ici gravitent autour d’étoiles plus petites et plus froides. Des naines rougesnaines rouges. Mais pour savoir si TOI-421 b constitue une exception dans la famille des sous-Neptune ou s’il faut s’attendre à en trouver d’autres semblables, les astronomes auront besoin de multiplier les observations.