La science progresse à travers des données qui ne correspondent pas à notre compréhension actuelle. C’était du moins la théorie de Thomas Kuhn dans sa célèbre sur la structure des révolutions scientifiques. Les scientifiques devraient donc accueillir de nouvelles données qui remettent en question leur compréhension du fonctionnement de l’univers. Un article récent, disponible en pré-impression sur ArXIV, en utilisant des données du télescope spatial James Webb (JWST) pourrait juste avoir trouvé des données qui peuvent le faire. Il a regardé une exoplanet autour d’un pulsar en millisecondes et a constaté que son atmosphère était composée de carbone presque entièrement pur.
Ce type de pulsar, PSR J2322-2650, est connu comme un système « veuve noir », car il alimente ses explosions à haute énergie en volant du matériel à une étoile voisine. Dans ce cas, cette star voisine a probablement été dégradée en une planète compagnon « Hot Jupiter » qui orbitere son étoile de neutrons parents toutes les 7,8 heures. Un processus de formation typique de « Black Widow » a deux étapes – une où l’étoile à neutrons (qui dans ce cas est également un pulsar) vole le matériau, et une deuxième étape où il fait exploser son compagnon avec un rayonnement gamma à haute énergie, arrachant la majeure partie des couches externes de l’étoile complémentaire et entraînant un exoplanet extérieur de la taille de la taille de l’hélium.
L’exoplanet autour du PSR J2322-2650, connu sous le nom de PSR J2322-2650B, correspond à la description d’une planète de la taille de Jupiter qui semble avoir la même densité que ce qui serait attendu s’il était composé principalement d’hélium. Cependant, son atmosphère ne ressemble à aucun autre compagnon de veuve noir jamais vu. Selon les rapports spectrographiques de JWST, son atmosphère est composée principalement de carbone élémentaire, prenant la forme de tricarbone (C3) ou de dicarbone (C2).
Habituellement, ces types d’éléments se trouvent dans les queues des comètes, ou dans des flammes réelles ici sur Terre. Leur présence dans l’atmosphère d’une planète, en particulier dans de telles quantités abondantes, est nouvelle pour la science.
Une autre chose intéressante à propos de l’atmosphère de la planète est la différence entre le jour et la nuit. Au bord de jours, qui est toujours confronté au pulsar puisque la planète est verrouillée par la marée, les températures peuvent atteindre plus de 2000 C et il y a des signatures chimiques très claires. Cependant, du côté de la nuit, il n’y avait presque aucune fonctionnalité, suggérant que le côté de la planète est couvert de suie ou de quelque chose de similaire qui n’a pas de caractéristiques distinctes.
Pour prouver davantage à quel point l’atmosphère de cette planète est étrange, les chercheurs ont calculé les rapports entre le carbone et l’oxygène ainsi que le carbone et l’azote. Le rapport C / O était supérieur à 100, tandis que le rapport C / N dépassait 10 000. En comparaison, la Terre a un rapport C / O de 0,01 et un rapport C / N de 40. De toute évidence, il y a beaucoup de carbone sur cette planète.
Et cela ne correspond pas bien aux modèles de la façon dont les scientifiques pensaient que la planète devrait se former. Dans le cadre du processus « Black Widow », les couches extérieures de la planète auraient dû être siphonnées par l’étoile compagnon ou brûlées par le rayonnement de cette étoile. Le fait qu’une atmosphère de carbone aussi riche existe toujours reste un mystère. Il y a des processus qui peuvent créer une telle atmosphère, comme une fusion de la darf blanche entre les « étoiles de carbone », mais même qui ne fait pas d’expliquer comment le rapport C / O de la planète est devenu si élevé.
Cependant, d’autres aspects de la planète s’alignent sur la théorie générale. Les modèles de circulation prédisent que les planètes en rotation rapide, comme le PSR J2322-2650B, auraient des vents d’ouest puissants, ce qui est différent des vents d’est typiques sur d’autres jupiters chauds verrouillés à la marée. Les données JWST montrent que la partie la plus chaude de la planète est à environ 12 degrés à l’ouest du centre, fournissant la toute première preuve d’observation de ces phénomènes du vent occidental.
En d’autres termes, PSR J2322-2650B est contradictoire. C’est la bonne taille et la bonne forme pour un système pulsar de veuve noir typique. Sa circulation des fenêtres correspond également bien à nos meilleurs modèles. Mais son atmosphère est autre chose, et les scientifiques devront retourner à la théorie pour essayer de trouver un moyen de donner un sens aux nouvelles données. Bien qu’ils soient occupés à le faire, JWST continuera à scanner le ciel pour plus d’anomalies qui pourraient stimuler la prochaine révolution scientifique.
