Découverte de nouvelles images de planètes grâce au télescope spatial James Webb
La semaine dernière, des astronomes ont dévoilé de passionnantes nouvelles images de planètes dans les systèmes stellaires HR 8799 et 51 Eridani, et cela grâce à une utilisation créative du télescope spatial James Webb (JWST). William Balmer, doctorant à l’Université Johns Hopkins et auteur principal de l’étude, explique comment les images ont été capturées par le télescope spatial James Webb et pourquoi ces résultats représentent une avancée majeure dans notre compréhension des exoplanètes, de leur formation et de la recherche de vie extraterrestre.
L’imagerie directe est essentielle pour l’étude des planètes lointaines
Selon Balmer, l’imagerie directe est essentielle pour l’étude des planètes lointaines car elle nous fournit le plus d’informations sur la structure et la composition de leurs atmosphères, indépendamment de la lumière de l’étoile hôte. Cependant, l’imagerie directe des planètes lointaines est un défi majeur en raison de plusieurs facteurs. D’une part, les télescopes ont du mal à distinguer la faible lumière d’une planète de la lumière beaucoup plus intense émise par son étoile hôte. L’éblouissement de l’étoile peut submerger les signaux provenant de la planète, rendant difficile l’étude détaillée de l’atmosphère de ces mondes. De plus, la plupart des exoplanètes sont incroyablement éloignées de nous, ce qui limite encore davantage la capacité de capturer des images nettes.
Le rôle du télescope spatial James Webb
C’est là que le télescope spatial James Webb intervient. Grâce à sa technologie avancée, notamment son grand miroir et sa gamme d’instruments spécialisés, il est capable de détecter les très faibles émissions provenant des exoplanètes en orbite dans la gamme du spectre électromagnétique du moyen infrarouge. Cette capacité a ouvert une nouvelle ère dans la recherche des exoplanètes. Les différents gaz à diverses pressions et températures dans l’atmosphère d’une planète absorbent ou émettent de la lumière à des longueurs d’onde spécifiques. Nous pouvons utiliser ces empreintes chimiques sur la lumière pour modéliser de manière de plus en plus précise non seulement la composition des planètes, mais aussi leur formation en fonction de ce dont elles sont composées, explique Balmer.
Une utilisation innovante des coronagraphes du JWST
Balmer et ses collègues ont poussé les choses plus loin en capturant des images coronagraphiques innovantes des exoplanètes dans les systèmes HR 8799 et 51 Eridani, et ce en utilisant les coronagraphes du JWST de manière non conventionnelle. Les coronagraphes, développés pour la première fois en 1930 pour étudier la couronne du Soleil, fonctionnent en bloquant la lumière de l’étoile pour révéler les objets environnants faibles. Sur le JWST, ils permettent une imagerie à contraste élevé des exoplanètes dans la gamme du moyen infrarouge. Cependant, si le coronographe bloque trop de lumière, il peut non seulement obscurcir l’étoile, mais aussi les planètes voisines. Pour remédier à cela, l’équipe de Balmer a ajusté les masques du coronographe du JWST, en réglant finement la quantité de lumière de l’étoile bloquée pour maximiser la visibilité des planètes. Ils se sont basés sur la stabilité du JWST en observant d’abord nos cibles, puis en prenant des images d’étoiles similaires sans planètes connues pour les comparer. En soustrayant ces images de référence des images cibles, l’équipe a réussi à éliminer efficacement la lumière de l’étoile, isolant ainsi les faibles signaux provenant des planètes.
Des découvertes sur la composition et la formation des planètes
L’étude est également remarquable pour avoir produit la première image jamais prise de HR 8799 à 4,6 microns, une longueur d’onde dans la gamme du moyen infrarouge. C’est une réalisation significative, car l’atmosphère terrestre absorbe une grande partie de la lumière à cette longueur d’onde, rendant les observations terrestres dans cette gamme presque impossibles. Les niveaux de dioxyde de carbone révèlent des détails clés sur la formation d’une planète. Dans une atmosphère planétaire, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone sont tous deux présents, mais leur équilibre dépend de la quantité d’oxygène disponible. Étant donné que le dioxyde de carbone contient plus d’oxygène que le monoxyde de carbone, une planète avec des niveaux élevés de dioxyde de carbone a probablement une plus grande abondance d’éléments lourds tels que le carbone, l’oxygène, le magnésium et le fer. Ces éléments proviennent des matériaux qui ont initialement formé la planète. Les observations de l’étude ont également révélé une diversité inattendue dans les couleurs des planètes intérieures du système HR 8799. Les différences entre les planètes de HR 8799 sont assez intéressantes, car auparavant, ces planètes semblaient relativement similaires dans le proche infrarouge. Le moyen infrarouge nous donne des indices sur les différentes molécules, il se peut donc que les différentes couleurs des planètes dans nos images soient dues à des différences dans le mélange vertical ou la composition.
De futures découvertes avec le JWST
Balmer espère que les modèles futurs amélioreront la prise en compte des nuages et du mélange vertical, ce qui permettra une meilleure interprétation des données de haute précision. Leur équipe a obtenu 23 heures supplémentaires de temps d’observation avec le JWST pour étudier quatre autres systèmes planétaires, dans le but de déterminer si leurs géantes gazeuses se sont formées par accrétion de noyaux. Comprendre ce processus pourrait révéler comment les géantes influencent la stabilité et l’habitabilité de mondes terrestres plus petits et invisibles. En résumé, les nouvelles images des planètes dans les systèmes HR 8799 et 51 Eridani, obtenues grâce à l’utilisation innovante du télescope spatial James Webb, ouvrent de nouvelles perspectives dans la recherche des exoplanètes. Ces images nous aident à comprendre leur composition, leur formation et à approfondir nos connaissances sur la possibilité de vie extraterrestre. Le JWST continue d’explorer l’univers et de nous fournir des informations précieuses sur les mystères de l’espace.
