The James Webb Space Telescope (JWST) : Une Révolution dans l’Étude des Exoplanètes
Une Influence Inattendue
Depuis son lancement le 25 décembre 2021, le Télescope Spatial James Webb (JWST) a eu un impact considérable sur l’astronomie. Cette influence s’étend des études d’objets dans le système solaire jusqu’aux galaxies les plus anciennes et éloignées de l’univers observable. Bien que le JWST ait été prévu pour devenir un acteur majeur dans l’étude des galaxies les plus lointaines et les plus anciennes, ce télescope de 10 milliards de dollars n’était pas censé avoir un tel impact sur l’étude des exoplanètes, ces planètes situées au-delà du système solaire. Cependant, la réalité est souvent loin des attentes. Pour célébrer trois ans de recherche sur les exoplanètes grâce au JWST, Joshua Lothringer, astronome adjoint à l’Institut des Sciences du Télescope Spatial (STScI) et expert en exoplanètes, a créé le premier tableau de bord accessible au public et aux scientifiques pour voir quels types de planètes sont observés par ce télescope spatial puissant. Ce tableau de bord exoplanétaire présente un GIF frappant et régulièrement mis à jour qui visualise les planètes étudiées, en les affichant par nom, en fonction de leur masse et du temps qu’il leur faut pour orbiter leur étoile parente.
Un Tableau de Bord pour l’Exploration Exoplanétaire
Joshua Lothringer a expliqué sa motivation pour la création de ce tableau de bord : « J’ai voulu créer ce tableau de bord car il n’existe pas actuellement d’endroit centralisé permettant de voir quels types de planètes sont observées par le JWST et de répondre à des questions telles que : ”Combien de planètes telluriques le JWST a-t-il observées ? ». Grâce à ce tableau de bord, les chercheurs peuvent avoir un aperçu des données des études exoplanétaires menées par le JWST. Ils peuvent ainsi mieux comprendre l’étendue de l’échantillon d’exoplanètes étudiées par ce télescope.
Les Chiffres de la Science Exoplanétaire du JWST
Selon ce tableau de bord, à partir de janvier 2025, le JWST a observé environ 111 planètes jusqu’à présent, avec des projets déjà planifiés pour en observer 17 autres. Parmi ce total, environ 113 sont des planètes en transit, c’est-à-dire qu’elles passent devant leur étoile en ligne droite, entre elle et la Terre. Ce transit permet au JWST d’examiner la lumière traversant l’atmosphère de ces planètes, ce qui aide les scientifiques comme Joshua Lothringer à déterminer leur composition. Sur les 113 planètes en transit, 64 sont des géantes gazeuses comme Jupiter, 30 sont plus proches d’Uranus et Neptune en masse, et environ 19 sont probablement des mondes rocheux comme les planètes telluriques du système solaire (Terre, Mars, Vénus et Mercure). Les 15 autres sont des géantes gazeuses à imagerie directe orbitant suffisamment loin de leur étoile hôte pour que nous puissions les prendre en photo avec le JWST. En général, les planètes géantes chaudes sont les plus faciles à détecter et à étudier car elles sont grandes et lumineuses. C’est pourquoi le JWST a passé la majeure partie de son temps d’observation des exoplanètes à étudier des planètes géantes.
Les Avantages Uniques du JWST
Le JWST est à la fois bon pour trouver et étudier les exoplanètes pour deux raisons principales. Tout d’abord, son miroir relativement grand de 6,4 mètres (21 pieds) peut collecter beaucoup de photons pour observer des objets très faibles, comme de petites planètes. De plus, sa taille lui permet de résoudre des objets qui sont très proches les uns des autres, ce qui est particulièrement utile lors de la recherche de planètes par imagerie directe. Le deuxième avantage du JWST est qu’il a été conçu pour observer l’univers en lumière infrarouge, une région du spectre électromagnétique à laquelle les télescopes terrestres ou le télescope spatial Hubble ne sont pas sensibles. La lumière infrarouge permet de mesurer des molécules comme le dioxyde de carbone et le méthane. C’est donc la combinaison de ces deux facteurs qui fait du JWST un outil unique dans l’étude des exoplanètes.
Révolutionner notre Compréhension des Systèmes Planétaires
Toute cette science des exoplanètes réalisée avec le JWST est brillante, mais cela aurait pu être différent. Le JWST n’était en réalité pas destiné à étudier les exoplanètes. Ses capacités au-delà de l’observation de l’univers lointain et ancien ont été une surprise agréable pour les scientifiques. Le principal objectif du JWST était de caractériser les galaxies lointaines. Cependant, comme l’explique Joshua Lothringer, la conception du JWST a beaucoup contribué à l’étude des atmosphères des exoplanètes distantes. Les ingénieurs du JWST ont fait un excellent travail en élargissant les domaines scientifiques que le télescope peut explorer grâce à de nouveaux modes d’observation et des ouvertures adaptées. La communauté des exoplanètes a su tirer pleinement parti de ces avancées. Selon Lothringer, il y a eu de nombreuses petites avancées qui contribuent à changer notre perception des systèmes planétaires. En particulier, les progrès réalisés dans la caractérisation des atmosphères des exoplanètes, au-delà de l’étude des différentes gaz, sont d’une importance particulière. Le JWST nous permet désormais d’étudier non seulement la présence de gaz tels que l’eau et le dioxyde de carbone, mais aussi d’en apprendre davantage sur l’intérieur des planètes. Nous pouvons observer si l’atmosphère est en convection, si la planète est chauffée par marée, ou s’il y a une photochimie en cours.
Des Découvertes Exoplanétaires Passionnantes
Parmi les recherches exoplanétaires réalisées jusqu’à présent avec le JWST, Joshua Lothringer cite le programme Early Release Science sur WASP-39b comme étant sa recherche préférée. WASP-39b est une planète de la taille de Saturne, avec une masse inférieure au tiers de celle de Jupiter, située à environ 750 années-lumière de la Terre. Les données de WASP-39b obtenues grâce au JWST représentent un ensemble unique de données car les chercheurs ont observé la même planète avec tous les instruments du télescope, ce qui leur a permis de valider les résultats et de mieux comprendre le fonctionnement du télescope, en plus de révéler les caractéristiques de cette planète géante en détail. En fin de compte, nous avons découvert des choses que nous attendions sur WASP-39b, comme la présence d’eau et de dioxyde de carbone, mais aussi des choses auxquelles nous ne nous attendions pas, comme la production de dioxyde de soufre par photochimie.
L’Avenir de la Recherche Exoplanétaire avec le JWST
Joshua Lothringer se dit très optimiste quant à l’avenir de la recherche exoplanétaire avec le JWST. Il estime que l’analyse des données accumulées permettra de dégager des tendances au sein de la bibliothèque croissante d’observations du JWST. Ainsi, au-delà des études planète par planète, ils commencent à faire des généralisations qui permettront d’en apprendre davantage sur le comportement de ces planètes dans leur ensemble. Le tableau de bord exoplanétaire sera régulièrement mis à jour au fur et à mesure des nouvelles observations planifiées et réalisées. Joshua Lothringer partagera également des mises à jour périodiques sur les réseaux sociaux pour suivre l’évolution des recherches.
