La première détection de dioxyde de carbone dans l'atmosphère d'une planète en dehors du système solaire, la première image d'une exoplanète par JWST, la première image d'une exoplanète jamais prise à une longueur d'onde infrarouge profonde, la première détection de nuages de silicate dans l'atmosphère d'une planète -compagnon de masse…., le télescope spatial James Webb (JWST) inaugure une nouvelle ère dans l'étude des exoplanètes.
Étude de exoplanètes (c'est-à-dire des planètes en dehors du système solaire) dans les systèmes stellaires d'étoiles dans les galaxies (y compris dans notre galaxie d'origine, la Voie Lactée) détiennent la clé de la quête de planètes terrestres habitables avec un environnement et des conditions propices à la vie. Exoplanètes sont les foyers de la recherche de signatures de vie extra-terrestre. Plusieurs décennies de réflexion suite au paradoxe de Fermi (1950) et à l'équation de Drake (1961), la science des exoplanètes semble désormais gagner du terrain. Plus de 5000 exoplanètes, y compris dans des galaxies extérieures à notre galaxie d'origine, ont déjà été détectées et la liste s'allonge.
JWST, qui est récemment devenu opérationnel en tant qu'observatoire infrarouge spatial mis en service à une distance de 1 million de miles de la Terre surmonte de manière considérable les limitations de mesure photométrique des télescopes optiques et semble inaugurer une nouvelle ère dans l'étude des exoplanètes et par la suite vers la quête de planètes habitables dans la galaxie d'origine et au-delà.
Un de ces développements récents rapporté en prépublication le 24th Août 2022 est la première détection définitive de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère d'une exoplanète. WASP-39b est une géante à gaz chaud. Des études antérieures utilisant des télescopes optiques avaient indiqué la présence de CO2 mais les observations de spectroscopie de transmission obtenues avec JWST ont confirmé la présence de CO2 dans l'atmosphère de cette exoplanète1. Parce que cette exoplanète est une géante à gaz chaud, présence de CO2 suggère la formation d'une atmosphère primaire par enrichissement en métal, c'est-à-dire que la proportion d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium augmente. En plus du CO2, l'atmosphère de cette exoplanète devrait également contenir de l'eau, du CO et du H2S. Présence de CO2 dans l'atmosphère secondaire d'une exoplanète terrestre est également significative bien que ce ne soit pas le cas avec WASP-39b.
La première détection définitive de CO2 a été rapidement suivi par le rapport (le 31st août 2022) des premières images d'une exoplanète prises par JWST, et la première image d'une exoplanète jamais prise à une longueur d'onde infrarouge profonde au-delà de 5 μm. Cela a été fait par des observations coronographiques de l'exoplanète, HIP 65426 b, en utilisant JWSTde la caméra proche infrarouge (NIRCam) et de l'instrument infrarouge moyen (MIRI). Les images de l'exoplanète HIP 65426 b sont assez nettes, ce qui confirme que JWST peut imager directement les exoplanètes plus en détail pour une meilleure compréhension des systèmes planétaires lointains2.
Encore un autre développement signalé le 1st Septembre 2022 est le spectre de fidélité le plus élevé à ce jour d'un objet de masse planétaire, VHS 1256 b, qui a été observé avec les modes NIRSpec IFU et MIRI MRS de JWST. De l'eau, du méthane, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du sodium et du potassium ont été observés dans le spectre. De plus, l'équipe de recherche a directement détecté des nuages de silicate dans l'atmosphère de VHS 1256 b, qui est la première détection de ce type pour un compagnon de masse planétaire.3.
Les outils utilisés dans ces études, avec l'aimable autorisation de JWST, ouvrent la porte à de nouvelles découvertes sur les exoplanètes dans la galaxie d'origine et au-delà.
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Références:
- L'équipe scientifique JWST Transiting Exoplanet Community Early Release et al 2022. Identification du dioxyde de carbone dans une atmosphère d'exoplanète. Soumis le 24 août 2022. Pré-impression à arXiv. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.11692
- Carter, AL et al. 2022. Programme scientifique de diffusion précoce du JWST pour l'observation directe des systèmes exoplanétaires I : Imagerie à contraste élevé de l'exoplanète HIP 65426 b de 2 à 16 μm. Préimpression à arXiv. Soumis le 31 août 2022. DOI : https://arxiv.org/abs/2208.14990
- Miles, BE et al. 2022. Programme scientifique de diffusion précoce du JWST pour les observations directes des systèmes exoplanétaires II : un spectre de 1 à 20 microns du compagnon de masse planétaire VHS 1256-1257 b. Préimpression chez axRiv. Soumis le 1er septembre 2022. DOI : https://arxiv.org/abs/2209.00620
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