La découverte d’une deuxième atmosphère sur une planète rocheuse
Utilisation du télescope spatial James Webb (JWST)
À l’aide du télescope spatial James Webb (JWST), une équipe d’astronomes a découvert une planète fascinante qui défie nos conceptions des mondes extrasolaires. Située à environ 41 années-lumière de la Terre, 55 Cancri e est une super-Terre brûlante, composée principalement de diamant et orbitant son étoile à une distance incroyablement proche.
55 Cancri e une planète extrême
Avec une largeur presque deux fois supérieure à celle de la Terre et une masse environ neuf fois plus grande, 55 Cancri e est un monde extrême. Sa proximité avec son étoile, 55 Cancri A, lui impose une température de surface infernale d’environ 2 400 degrés Celsius. Cette chaleur intense a vaporisé son atmosphère d’origine, un phénomène courant chez les planètes telluriques orbitant trop près de leur étoile.
Une résurgence inattendue
Malgré la destruction de son atmosphère primitive, 55 Cancri e semble avoir reconstruit une nouvelle enveloppe gazeuse. Les observations du JWST ont révélé une épaisse couche de gaz entourant la planète, suggérant qu’elle a développé une atmosphère secondaire.
Une source interne
Les scientifiques pensent que cette nouvelle atmosphère provient de l’intérieur rocheux de 55 Cancri e. Sous l’intense pression et la chaleur de la planète, les roches riches en carbone se décomposent en gaz, qui s’échappent pour former une nouvelle atmosphère.
Une découverte révolutionnaire
« Il s’agit probablement de l’échappement des gaz provenant de l’intérieur rocheux de 55 Cancri e, et nous pensons que c’est la première mesure d’une atmosphère secondaire sur une exoplanète rocheuse », explique Renyu Hu, membre de l’équipe et chercheur au California Institute of Technology (Caltech). « C’est très excitant. »
Un aperçu d’une formation planétaire
La découverte de cette atmosphère secondaire sur 55 Cancri e offre un aperçu précieux des processus de formation planétaire et de l’évolution des atmosphères exoplanétaires. Elle démontre que même dans les environnements les plus extrêmes, des mondes peuvent reconstruire et maintenir des atmosphères, ouvrant la porte à la possibilité de trouver des conditions propices à la vie sur des exoplanètes rocheuses.
Une nouvelle ère d’exploration
La découverte de 55 Cancri e par le JWST ne fait que commencer à dévoiler les secrets des mondes extrasolaires. Grâce à sa puissance d’observation inégalée, le JWST permettra aux astronomes d’étudier en détail les atmosphères d’exoplanètes lointaines, à la recherche de signes potentiels de vie et d’habitabilité.
Les caractéristiques uniques de 55 Cancri e
Découverte d’une super-Terre brûlante
55 Cancri e, est une planète située à environ 41 années-lumière de la Terre, elle a été découverte en 2004 grâce à son influence sur le mouvement de son étoile hôte. Cette méthode de détection, appelée méthode de vitesse radiale, a révélé la présence d’une super-Terre, la première identifiée autour d’une étoile de séquence principale éloignée.
Une composition unique
Des recherches approfondies ont permis de déterminer l’orbite ultra-rapide de 55 Cancri e (0,7 jour terrestre) et sa composition riche en carbone. En 2016, le télescope spatial Hubble a réalisé la première étude atmosphérique d’une exoplanète, révélant la présence d’hydrogène et d’hélium dans l’atmosphère de 55 Cancri e.
Deux scénarios possibles
Deux hypothèses principales tentaient d’expliquer l’atmosphère de 55 Cancri e :
- Planète de lave : Une mince atmosphère silicatée, composée de composés volatiles de la planète (carbone, azote, hydrogène et soufre), facilement perdue à cause de l’irradiation stellaire.
- Atmosphère secondaire : Une épaisse atmosphère développée au fil du temps par le volcanisme.
Le JWST révèle la vérité
Grâce aux observations du JWST lors d’une éclipse secondaire de 55 Cancri e, les scientifiques ont pu éliminer l’hypothèse d’une planète de lave presque nue. Les données confirment la présence d’une atmosphère substantielle, même si la planète reste un enfer recouvert de lave.
La lave à l’origine d’une atmosphère ?
Selon les chercheurs, la nature en fusion de 55 Cancri e pourrait être à l’origine de sa deuxième atmosphère. La proximité de l’étoile hôte chauffe la planète à des températures extrêmement élevées, faisant fondre la roche et créant un océan de lave global. Ce processus favorise l’échappement des gaz nécessaires à la formation d’une atmosphère secondaire.
Une atmosphère incertaine
L’atmosphère d’origine de 55 Cancri e, composée principalement d’hydrogène et d’hélium, aurait été perdue à cause de l’irradiation stellaire. La composition de la deuxième atmosphère reste incertaine, dépendant de la composition de la roche sous-jacente. Des modèles suggèrent la présence de dioxyde de carbone et de monoxyde de carbone en quantité significative.
Des recherches futures prometteuses
Les observations du JWST de 55 Cancri e ne permettent pas de déterminer avec précision la composition de l’atmosphère. Des recherches futures, utilisant des télescopes plus puissants, pourraient apporter des réponses plus précises et révéler les secrets de cette planète fascinante.
55 Cancri e : Un monde extrême qui ouvre de nouvelles perspectives
L’étude de 55 Cancri e offre un aperçu précieux des processus de formation planétaire et de l’évolution des atmosphères exoplanétaires. Elle démontre la capacité des mondes à reconstruire et à maintenir des atmosphères dans des environnements extrêmes, ouvrant la porte à la possibilité de trouver des conditions propices à la vie sur des exoplanètes rocheuses.
55 Cancri e est-elle unique ou cela est-il possible pour d’autres planètes similaires ?
Des conditions favorables à une atmosphère secondaire
55 Cancri e n’est pas la seule planète rocheuse observée en orbite très proche de son étoile hôte. Cependant, comme le souligne Renyu Hu, elle est l’une des plus chaudes de sa catégorie. Cette particularité soulève la question de savoir si d’autres mondes terrestres incandescents pourraient également développer une atmosphère secondaire.
Des conditions uniques pour une atmosphère secondaire
L’équipe de chercheurs n’a pas de réponse définitive à la question de savoir si d’autres planètes rocheuses proches de leur étoile peuvent développer une atmosphère secondaire comme 55 Cancri e. En effet, cette planète présente une caractéristique unique : sa taille.
Avec un diamètre 1,8 fois supérieur à celui de la Terre, 55 Cancri e constitue une masse rocheuse importante. Cette taille lui permet de retenir les composés volatiles contre l’irradiation intense de son étoile.
La taille comme facteur déterminant
« Nous nous attendons à ce qu’une toute petite planète rocheuse en orbite très proche de son étoile puisse perdre tout son budget de volatils, et elle devient alors dépourvue d’atmosphère », explique Renyu Hu.
Cela suggère que la capacité d’une planète à conserver son atmosphère et à en développer une nouvelle ne dépend pas uniquement de sa distance à son étoile, mais également de sa taille. 55 Cancri e semble présenter des conditions optimales sur ces deux points pour remplacer une atmosphère primaire perdue par une atmosphère secondaire.
Une combinaison de facteurs
La taille de 55 Cancri e lui permet de retenir les composés volatiles nécessaires à la formation d’une atmosphère, mais ce n’est pas le seul facteur en jeu. La proximité de l’étoile chauffe la planète à des températures extrêmement élevées, ce qui favorise l’échappement des gaz à partir de l’intérieur rocheux de la planète et la formation d’une nouvelle atmosphère.
Le JWST, un outil indispensable
L’analyse approfondie de 55 Cancri e n’aurait pas été possible sans la puissance d’observation et la sensibilité infrarouge du télescope spatial James Webb (JWST). Ce dernier s’avère être un outil idéal pour caractériser les atmosphères des exoplanètes.
Prochaines étapes : Caractériser l’atmosphère de 55 Cancri e
L’équipe de Renyu Hu réfléchit déjà aux prochaines étapes de l’étude de 55 Cancri e. L’objectif est de réaliser des mesures des émissions thermiques de la planète, non seulement pendant les éclipses secondaires, mais également pendant sa révolution autour de son étoile.
« Cela nous permettra de connaître la taille de l’atmosphère et la circulation à l’intérieur de celle-ci », explique Renyu Hu.
Les recherches de l’équipe ont été publiées le mercredi 8 mai dans la revue Nature.
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