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Une exoplanète lointaine semble arborer une atmosphère enfumée qui déroute les scientifiques qui l’ont récemment repérée.
Le monde de la taille de Jupiter, détecté par le Télescope spatial James Webb (JWST), ne possède pas la combinaison hélium-hydrogène familière à laquelle nous sommes habitués dans les atmosphères de notre système solaire, ni d’autres molécules courantes, comme l’eau, le méthane ou le dioxyde de carbone.
« C’était une surprise absolue », co-auteur de l’étude Peter Gaoun scientifique du Laboratoire Carnegie Terre et Planètes, a déclaré dans un déclaration. « Je me souviens qu’après avoir récupéré les données, notre réaction collective était : ‘Qu’est-ce que c’est que ça ?’ C’est extrêmement différent de ce à quoi nous nous attendions. »
Soleil à neutrons
Des chercheurs ont étudié l’environnement bizarre de la planète, connu sous le nom de PSR J2322-2650b, dans un article publié mardi 16 décembre dans Les lettres du journal astrophysique. Bien que la planète ait été détectée par un radiotélescope en 2017, il a fallu la vision plus précise du JWST (lancé en 2021) pour examiner l’environnement du PSR J2322-2650b à 750 années-lumière.
PSR J2322-2650b orbite autour d’un pulsar. Les pulsars sont des étoiles à neutrons à rotation rapide – les noyaux ultradenses d’étoiles qui ont explosé sous forme de supernovas – qui émettent des rayonnements sous forme d’impulsions brèves et régulières qui ne sont visibles que lorsque leurs faisceaux de rayonnement électromagnétique en forme de phare visent directement la Terre. (C’est bizarre en soi, car aucun autre pulsar n’est connu pour avoir une planète géante gazeuse, et peu de pulsars ont des planètes, a déclaré l’équipe scientifique.)
Les instruments infrarouges du JWST ne peuvent pas réellement voir ce pulsar particulier car il émet des rayons gamma de haute énergie. Cependant, la « cécité » de JWST à l’égard du pulsar est en réalité une aubaine pour les scientifiques car ils peuvent facilement sonder la planète compagne, PSR J2322-2650b, pour voir à quoi ressemble l’environnement de la planète.
« Ce système est unique car nous sommes capables de voir la planète illuminée par son étoile hôte, mais pas du tout l’étoile hôte », co-auteur Maya Beleznaydoctorant en physique à l’Université de Stanford, a déclaré dans le communiqué. « Nous pouvons étudier ce système plus en détail que les exoplanètes normales. »
Mystère de la formation
L’histoire d’origine du PSR J2322-2650b est une énigme. Elle n’est qu’à un million de milles (1,6 million de kilomètres) de son étoile, soit près de 100 fois plus proche que la Terre ne l’est du soleil. C’est encore plus étrange si l’on considère que les planètes géantes gazeuses de notre système solaire sont beaucoup plus éloignées : Jupiter est à 484 millions de miles (778 millions de km) du soleil, par exemple.
La planète tourne autour de son étoile en seulement 7,8 heures, et elle a la forme d’un citron car les forces gravitationnelles du pulsar tirent extrêmement fortement sur la planète. À première vue, il semble que le PSR J2322-2650b pourrait avoir un scénario de formation similaire à celui des systèmes « veuve noire », dans lesquels une étoile semblable au soleil se trouve à côté d’un petit pulsar.
Dans les systèmes à veuve noire, le pulsar « consomme » ou érode l’étoile proche, un peu comme le mythe de la veuve noire le comportement de fête de l’araignée qui donne son nom au phénomène. Cela se produit parce que l’étoile est si proche du pulsar que sa matière tombe sur le pulsar. Le matériau stellaire supplémentaire fait tourner progressivement le pulsar plus rapidement et génère un fort « vent » de rayonnement qui érode l’étoile proche.
Mais l’auteur principal Michael Zhangchercheur postdoctoral sur les atmosphères d’exoplanètes à l’Université de Chicago, a déclaré que cette voie rendait difficile la compréhension de la naissance du PSR J2322-2650b. En fait, la formation de la planète semble inexplicable à ce stade.
« Est-ce que cette chose s’est formée comme une planète normale ? Non, parce que la composition est totalement différente », a déclaré Zhang dans le communiqué. « Il est très difficile d’imaginer comment obtenir cette composition extrêmement enrichie en carbone. Cela semble exclure tout mécanisme de formation connu. »
Des diamants dans les airs
Les scientifiques ne parviennent toujours pas à expliquer comment la suie ou les diamants sont présents dans l’atmosphère de l’exoplanète. Habituellement, le carbone moléculaire n’apparaît pas sur les planètes très proches de leurs étoiles, en raison de la chaleur extrême.
Une possibilité de ce qui s’est passé vient du co-auteur de l’étude Roger Romaniprofesseur de physique à l’Université de Stanford et à l’Institut Kavli d’astrophysique et de cosmologie des particules. Après que la planète se soit refroidie après sa formation, a-t-il suggéré, le carbone et l’oxygène à l’intérieur se sont cristallisés.
Mais même cela ne tient pas compte de toutes les propriétés étranges. « Les cristaux de carbone pur flottent vers le haut et se mélangent à l’hélium… mais il faut ensuite que quelque chose se passe pour éloigner l’oxygène et l’azote », a expliqué Romani dans le même communiqué. « Et c’est là que le mystère entre en jeu. »
Les scientifiques espèrent continuer à étudier le PSR J2322-2650b. « C’est bien de ne pas tout savoir », a déclaré Romani. « J’ai hâte d’en apprendre davantage sur l’étrangeté de cette atmosphère. C’est génial d’avoir un puzzle à résoudre. »
