Le télescope spatial James Webb de la NASA a capturé la première preuve évidente de la présence de dioxyde de carbone dans l’atmosphère d’une exoplanète, une planète située en dehors de notre système solaire.

L’exoplanète, WASP-39b, est une géante gazeuse chaude orbitant autour d’une étoile semblable au soleil, située à 700 années-lumière de la Terre. Elle fait partie d’une étude plus vaste du Webb qui comprend deux autres planètes en transit, selon la NASA. La compréhension de la composition atmosphérique de planètes comme WASP-39b est essentielle pour connaître leurs origines et leur évolution, a indiqué l’agence dans un communiqué.

« Les molécules de dioxyde de carbone sont des traceurs sensibles de l’histoire de la formation des planètes « , a déclaré Mike Line, professeur associé à l’école d’exploration de la Terre et de l’espace de l’Arizona State University, dans le communiqué de presse. Line est membre de l’équipe scientifique JWST Transiting Exoplanet Community Early Release, qui a mené l’enquête.

L’équipe a fait l’observation du dioxyde de carbone en utilisant le spectrographe proche infrarouge du télescope – l’un des quatre instruments scientifiques de Webb – pour observer l’atmosphère de WASP-39b. Leurs recherches s’inscrivent dans le cadre du programme scientifique Early Release, une initiative destinée à fournir dès que possible des données du télescope à la communauté des chercheurs d’exoplanètes, afin de guider les études et les découvertes scientifiques ultérieures.

Cette dernière découverte a été acceptée pour publication dans la revue Nature.

« En mesurant cette caractéristique du dioxyde de carbone, nous pouvons déterminer la part de matière solide et la part de matière gazeuse utilisées pour former cette planète géante gazeuse », a ajouté Line. « Au cours de la prochaine décennie, le JWST effectuera cette mesure pour une variété de planètes, ce qui permettra de mieux comprendre les détails de la formation des planètes et le caractère unique de notre propre système solaire. »

UNE NOUVELLE ÈRE DANS LA RECHERCHE DES EXOPLANÈTES

Le très sensible télescope Webb a été lancé le jour de Noël 2021 vers son orbite actuelle à 1,5 million de kilomètres (près de 932 000 miles) de la Terre. En observant l’univers avec des longueurs d’onde de lumière plus grandes que celles utilisées par les autres télescopes spatiaux, le Webb peut étudier de plus près le début des temps, faire la chasse aux formations non observées parmi les premières galaxies et jeter un coup d’œil à l’intérieur des nuages de poussière où se forment actuellement des étoiles et des systèmes planétaires.

Dans le spectre capturé de l’atmosphère de la planète, les chercheurs ont vu une petite colline entre 4,1 et 4,6 microns – un « signal clair de dioxyde de carbone », a déclaré le chef d’équipe Natalie Batalha, professeur d’astronomie et d’astrophysique à l’Université de Californie à Santa Cruz, dans le communiqué. (Un micron est une unité de longueur égale à un millionième de mètre).

« En fonction de la composition, de l’épaisseur et de la nébulosité de l’atmosphère, celle-ci absorbe certaines couleurs de lumière plus que d’autres, ce qui fait paraître la planète plus grosse », a déclaré Munazza Alam, membre de l’équipe et chercheur postdoctoral au Laboratoire de la Terre et des Planètes de la Carnegie Institution for Science. « Nous pouvons analyser ces différences minuscules dans la taille de la planète pour révéler la composition chimique de l’atmosphère ».

L’accès à cette partie du spectre lumineux — que le télescope Webb rend possible — est crucial pour mesurer les abondances de gaz tels que le méthane et l’eau, ainsi que le dioxyde de carbone, que l’on pense exister dans de nombreuses exoplanètes, selon la NASA. Comme chaque gaz absorbe différentes combinaisons de couleurs, les chercheurs peuvent examiner « les petites différences de luminosité de la lumière transmise à travers un spectre de longueurs d’onde pour déterminer exactement de quoi est faite une atmosphère », selon la NASA.

Auparavant, les télescopes Hubble et Spitzer de la NASA ont découvert de la vapeur d’eau, du sodium et du potassium dans l’atmosphère de la planète. « Les observations précédentes de cette planète avec Hubble et Spitzer nous avaient donné des indices alléchants sur la présence possible de dioxyde de carbone », a déclaré Batalha. « Les données du JWST ont montré une caractéristique sans équivoque de dioxyde de carbone qui était si proéminente qu’elle nous criait pratiquement dessus ».

« Dès que les données sont apparues sur mon écran, l’énorme caractéristique du dioxyde de carbone m’a saisi », a déclaré Zafar Rustamkulov, membre de l’équipe, étudiant diplômé du département Morton K. Blaustein des sciences de la terre et des planètes de l’université Johns Hopkins, dans un communiqué de presse. « C’était un moment spécial, le franchissement d’un seuil important dans les sciences des exoplanètes », a-t-il ajouté.

Découverte en 2011, la masse de WASP-39b est environ la même que celle de Saturne et à peu près un quart de celle de Jupiter, tandis que son diamètre est 1,3 fois plus grand que celui de Jupiter. Comme l’exoplanète orbite très près de son étoile, elle effectue un tour complet en un peu plus de quatre jours terrestres.