Le James Webb Space Telescope a jeté un regard plus approfondi sur une exoplanète, Gliese 1214b (GJ 1214b). Un monde très différent de tout ce qui existe dans notre système planétaire. La planète est un exemple de mini-Neptune, moins massif que la géante de glace du système solaire, Neptune, mais quatre fois plus grande que la Terre.
Bien que les mini-Neptunes soient le type de planète le plus courant dans la Voie lactée, ils sont curieusement absents de notre système solaire. Par conséquent, nous en savons très peu sur ces mondes. En même temps, Gliese 1214b s’est révélée difficile à observer en raison de son atmosphère hautement réfléchissante, jusqu’à ce que James Webb tourne son regard puissant vers elle.
Nuages sur Gliese 1214b
“La planète est totalement recouverte d’une sorte de brume ou de couche nuageuse”, a déclaré l’auteure principale de l’étude (ref.) et astronome des exoplanètes à l’Université du Maryland, Eliza Kempton. “L’atmosphère est restée totalement cachée jusqu’à cette observation”. Kempton a ajouté que si GJ 1214b s’avère vraiment avoir une atmosphère riche en eau, elle aurait pu être un “monde aquatique” par le passé.
Aujourd’hui, cependant, la situation est très différente. La planète, située à 48 années-lumière de la Terre, est au contraire très chaude. Par conséquent, les astronomes ne s’attendent pas à trouver des océans d’eau liquide à sa surface. Ils estiment plutôt que son atmosphère pourrait être composée d’une grande quantité de vapeur d’eau, formant l’enveloppe épaisse et réfléchissante qui la cache.
Pour parvenir à ces résultats, l’équipe a utilisé de nouvelles approches pour regarder à travers l’atmosphère de GJ 1214b pendant qu’elle orbite autour de son étoile, une naine rouge appelée Gliese 1214. L’exoplanète est en rotation synchrone, ce qui signifie qu’elle présente toujours le même côté face à l’étoile et un côté nocturne toujours tourné vers l’espace. Observer la planète alors qu’elle disparaît derrière son étoile et réapparaît de l’autre côté (technique du transit) permet aux astronomes d’analyser les deux côtés et de mieux détailler son atmosphère.
Une exoplanète froide
“La capacité d’obtenir une orbite complète a été vraiment essentielle pour comprendre comment la planète distribue la chaleur du côté diurne au côté nocturne. Il y a un contraste important entre le jour et la nuit”, a déclaré Kempton. En utilisant l’Mid-Infrared Instrument (MIRI) de James Webb, l’équipe a créé une carte de chaleur de GJ 1214b pendant qu’elle orbite autour de son étoile.
Les températures diurnes sur la planète atteignent 279°C, tandis que les températures sur le côté nocturne de GJ 1214b descendent à 65°C. Ce changement de température significatif est attribuable à une atmosphère composée de molécules plus lourdes, telles que l’eau ou le méthane, plutôt que de molécules d’hydrogène plus légères. Les observations du MIRI l’ont également confirmé, offrant un indice sur la formation de GJ 1214b.
“Ce n’est pas son atmosphère primitive. Elle ne reflète pas la composition de l’étoile autour de laquelle elle s’est formée. Il a probablement perdu beaucoup d’hydrogène au fil du temps, ou s’est formé avec des éléments plus lourds”, a souligné Kempton. Les chercheurs ont été surpris de constater que bien qu’elle soit beaucoup plus chaude que la Terre, elle est plus froide que prévu. Ils estiment en effet que ces températures basses sont dues au fait que l’atmosphère de l’exoplanète réfléchit une grande quantité de lumière.
Les prochaines études
Les astronomes ont également trouvé des indices selon lesquels GJ 1214b aurait pu se former plus loin de son étoile que son orbite actuelle de 1,6 jours terrestres. Lors de la spirale vers l’intérieur, les températures auraient pu augmenter considérablement sur la planète, faisant évaporer la glace et l’eau liquide et créant une atmosphère pleine de vapeur d’eau.
“La manière la plus simple d’expliquer la présence d’une planète très riche en eau est qu’elle s’est formée plus loin de l’étoile hôte”, a déclaré Kempton. L’équipe tentera maintenant de collecter d’autres données sur GJ 1214b pour résoudre d’autres mystères de ce monde lointain. Cela permettra aux astronomes de mieux comprendre la formation et l’évolution des mini-Neptunes. L’observation d’une population plus large de ces corps célestes pourrait même révéler pourquoi notre système solaire est dépourvu de ce type de planètes.