Les scientifiques ont créé pour la première fois une carte tridimensionnelle de l’atmosphère d’une planète lointaine.
En utilisant les données du Télescope spatial James Webb (JWST) et une technique connue sous le nom de cartographie des éclipses, les chercheurs ont découvert différentes zones de température dans l’atmosphère de l’exoplanète WASP-18b, une géante gazeuse située à environ 400 années-lumière de la Terre. Le même processus pourrait bientôt aider les scientifiques à cartographier les variations de température et les structures nuageuses sur d’autres planètes lointaines, selon une étude publiée le 28 octobre dans la revue Astronomie naturelle.
WASP-18b a environ 10 fois la masse de Jupiter et son année ne dure que 23 heures. Elle est verrouillée par les marées sur son étoile, ce qui signifie qu’un côté de la planète fait constamment face à l’étoile, tandis que l’autre côté est toujours sombre.
À mesure qu’une planète commence à passer derrière son étoile, celle-ci bloque de plus en plus la lumière réfléchie par la planète, jusqu’à ce que la planète soit complètement obscurcie lorsqu’elle est vue depuis notre système solaire. Le mappage Eclipse profite de ce changement progressif. En mesurant l’évolution de la lumière d’une planète à mesure qu’elle est obscurcie et révélée, les scientifiques peuvent déterminer la température dans différentes régions et altitudes de l’atmosphère de la planète.
« Vous recherchez des changements dans de minuscules parties de la planète au fur et à mesure qu’elles disparaissent et réapparaissent, c’est donc extrêmement difficile », a déclaré Challener.
Dans la nouvelle étude, les scientifiques se sont appuyés sur une carte de température bidimensionnelle précédente de WASP-18b en utilisant différentes longueurs d’onde de lumière pour créer une carte 3D plus détaillée de l’atmosphère. Par exemple, ils ont utilisé des données d’une longueur d’onde absorbée par l’eau pour cartographier la haute atmosphère humide de l’exoplanète. Les longueurs d’onde que l’eau n’absorbait pas passaient à des altitudes plus basses, permettant au JWST d’observer préférentiellement différents niveaux de l’atmosphère de la planète en fonction des longueurs d’onde qu’il étudiait.
WASP-18b a deux régions de température distinctes du côté jour, a découvert l’équipe. Il présente un « point chaud » circulaire dans la zone qui fait directement face à l’étoile et qui reçoit le plus de lumière solaire. Au-delà se trouve un anneau plus froid qui s’étend jusqu’au bord visible de la planète. Cela suggère que les vents atmosphériques ne peuvent pas redistribuer entièrement la chaleur de l’étoile à travers la planète.
Les scientifiques ont également observé moins d’eau dans le hotspot que la moyenne de la planète. Cela pourrait signifier que les températures dans le point chaud sont suffisamment élevées pour détruire les molécules d’eau dans l’atmosphère, ont suggéré les chercheurs.
« Nous pensons que cela prouve que la planète est si chaude dans cette région qu’elle commence à décomposer l’eau », a déclaré Challener. « Cela avait été prédit par la théorie, mais c’est vraiment excitant de voir cela avec des observations réelles. »
Des mesures supplémentaires avec JWST pourraient augmenter la résolution de la carte atmosphérique de WASP-18b et permettre aux scientifiques d’étudier l’atmosphère d’autres géantes gazeuses similaires.
« Cette nouvelle technique va être applicable à de très nombreux d’autres planètes que l’on peut observer avec le télescope spatial James Webb« , a déclaré Challener. « Nous pouvons commencer à comprendre les exoplanètes en 3D en tant que population, ce qui est très excitant. »
