Webb observe une nouvelle exoplanète froide à 12 années-lumière de distance
Une équipe internationale d’astronomes utilisant le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb a observé directement une exoplanète située à environ 12 années-lumière de la Terre. Si certains indices permettaient de supposer son existence, celle-ci n’avait pas été confirmée avant que Webb ne l’observe. Cette planète est l’une des exoplanètes les plus froides observées à ce jour.
La planète, connue sous le nom d’Epsilon Indi Ab, fait plusieurs fois la masse de Jupiter et orbite autour de l’étoile de type K Epsilon Indi A (Eps Ind A), qui a environ l’âge de notre Soleil, mais est légèrement plus froide. L’équipe a observé Epsilon Indi Ab à l’aide du coronographe MIRI de Webb (instrument qui opère dans l’infrarouge moyen). Jusqu’à présent, seules quelques dizaines d’exoplanètes ont été directement observées par des observatoires basés dans l’espace et au sol.
« Lors de nos observations antérieures de ce système, nous avions procédé à des mesures plus indirectes de l’étoile, qui nous ont permis de déduire qu’il y avait probablement dans ce système une planète géante qui perturbe l’étoile », a expliqué le membre de l’équipe Caroline Morley, de l’Université du Texas à Austin. « C’est pour cette raison que notre équipe a choisi d’observer ce système en premier avec Webb ».
« Cette découverte est passionnante car la planète est assez similaire à Jupiter ; elle est un peu plus chaude et plus massive, mais elle est plus similaire à Jupiter que toute autre planète observée jusqu’à présent », a ajouté l’auteure principale Elisabeth Matthews, de l’Institut Max Planck d’astronomie en Allemagne.
Un Système solaire analogue
Les exoplanètes précédemment observées sont plutôt les exoplanètes les plus jeunes et les plus chaudes, qui rayonnent encore une grande partie de l’énergie datant de leur formation. Au fur et à mesure que les planètes refroidissent et se contractent au cours de leur vie, elles deviennent moins lumineuses et donc plus difficiles à observer.
« Les planètes froides sont très faiblement lumineuses, et leurs émissions se situent principalement dans l’infrarouge moyen », a expliqué Matthews. « Webb est idéal pour réaliser des images dans l’infrarouge moyen, ce qui est extrêmement difficile à faire depuis le sol. Nous avions également besoin d’une bonne résolution spatiale pour séparer la planète et l’étoile sur nos images, et le grand miroir Webb est extrêmement utile à cet égard. »
Avec une température estimée à 2 degrés Celsius, Epsilon Indi Ab est l’une des exoplanètes les plus froides à avoir été observée directement— plus froide que toute autre planète observée au-delà de notre Système solaire, et plus froide que toutes les naines brunes vagabondes, sauf une [1]. La planète n’est qu’environ 100 degrés Celsius plus chaude que les géantes gazeuses de notre Système solaire. C’est une occasion rare pour les astronomes d’étudier la composition atmosphérique d’un véritable Système solaire analogue.
« Cela fait des décennies que les astronomes imaginent des planètes dans ce système ; les planètes fictives orbitant autour d’Epsilon Indi ont été les sites d’épisodes de Star Trek, de romans et de jeux vidéo comme Halo galactique ", a ajouté M. Morley. « C’est excitant de voir par nous-mêmes qu’il y a effectivement une planète là-bas, et de commencer à mesurer ses propriétés ».
Pas tout à fait comme prévu
Epsilon Indi Ab est la douzième exoplanète la plus proche de la Terre connue à ce jour et la planète la plus proche à être plus massive que Jupiter. L’équipe scientifique a choisi d’étudier Eps Ind A car en utilisant une technique appelée vitesse radiale – qui mesure les oscillations de l’étoile hôte le long de notre ligne de visée – le système révélait les signes d’un éventuel corps planétaire.
« Alors que nous nous attendions à observer une planète dans ce système, parce que la vitesse radiale donnait des indications de sa présence, la planète que nous avons trouvée n’est pas comme nous l’avions prédit », a partagé Matthews. « Elle est environ deux fois plus massive, un peu plus éloignée de son étoile, et a une orbite différente de celle à laquelle nous nous attendions. La cause de cet écart reste une question ouverte. L’atmosphère de la planète apparaît aussi un peu différente des prédictions du modèle. Jusqu’à présent, nous n’avons que quelques mesures photométriques de l’atmosphère, ce qui signifie qu’il est difficile de tirer des conclusions, mais la planète est moins lumineuse que prévu aux longueurs d’onde plus courtes. »
L’équipe pense que cela pourrait signifier qu’il y a dans l’atmosphère de la planète une quantité significative de méthane, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone qui absorbent les longueurs d’onde les plus courtes de la lumière. Cela pourrait également suggérer une atmosphère très nuageuse.
L’observation directe des exoplanètes est particulièrement précieuse pour la caractérisation. Les scientifiques peuvent recueillir directement la lumière de la planète observée et comparer sa luminosité dans différentes longueurs d’onde. Jusqu’à présent, l’équipe scientifique n’a détecté Epsilon Indi Ab que dans quelques longueurs d’ondes, mais elle espère à l’avenir revisiter la planète avec Webb pour effectuer des observations à la fois photométriques [2] et spectroscopiques. Ils espèrent également détecter d’autres planètes similaires avec Webb afin d’identifier des tendances possibles dans leurs atmosphères et la façon dont ces objets se forment.
Ces résultats ont été obtenus avec le programme GO n°2243 du cycle 1 de Webb et ont été acceptés pour publication dans Nature.
Notes
[1] Cette naine brune, connue sous le nom de Wise 0855, a été découverte en 2014, et a été observée par Webb.
[2] La photométrie a pour objectif d'évaluer la quantité de lumière reçue d'une étoile.
Plus d’informations
Webb est le télescope le plus grand et le plus puissant jamais lancé dans l’espace. En vertu d’un accord de collaboration internationale, l’ESA a assuré le lancement du télescope à l’aide du lanceur Ariane 5. Avec ses partenaires, l’ESA était responsable du développement et de la qualification des adaptations d’Ariane 5 pour la mission Webb et de l’approvisionnement des services de lancement par Arianespace. L’ESA a également fourni le spectrographe performant NIRSpec et 50 % de l’instrument infrarouge moyen MIRI, qui a été conçu et construit par un consortium d’instituts européens financés au niveau national (le consortium européen MIRI) en partenariat avec le JPL et l’université de l’Arizona.
Webb est le fruit d’un partenariat international entre la NASA, l’ESA et l’Agence spatiale canadienne (ASC).
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