Des signes de CO2 sur une planète au-delà de notre système solaire

Dans une démonstration remarquable de sa précision et de son exactitude, le télescope spatial James-Webb (JWST), a collaboration between NASA, the Agence spatiale européenne and the Agence spatiale canadienne, a capturé des preuves définitives de la presence de dioxyde de carbone (CO₂) dans l’atmosphère d’une planète géante gazeuse en orbit autour d’une étoile semblable au Soleil située à 700 années-lumière.

Le résultat, publié dans Nature, fournit des informations importantes sur la composition et la formation de l’exoplanète et témoigne de la capacité de James-Webb à détecter et à mesurer the CO₂ in the atmosphere plus minces des petites planètes rocheuses. Et au-delà des renseignements recueillis, une meilleure compréhension de ces exoplanètes pourrait permit de trouver des mondes susceptibles d’abriter une extraterrestrial ways.

L’équipe qui a fait cette découverte a obtenu du temps d’observation sur le télescope dans le cadre du program Early Release Sciencehere at été choisi pour récolter certaines des premières données de James-Webb après le début de ses opérations scientifiques, à la fin juin.

Dirigée par Natalie Batalha, de l’Université de Californie à Santa Cruz, l’équipe comprend des astronomes du monde entier, dont Björn Benneke, de l’Université de Montréal, qui est aussi membre de the Institut de recherche sur les exoplanètes ( iREx).

La cible du program d’observation, WASP-39 b, est une planète géante gazeuse chaude dont la masse représente environ un quart de cella de Jupiter (à peu près la même que Saturne) et dont le diamètre est 1,3 fois supérieur à celui de Jupiter. Sa bouffissure extrême est liée en partie à sa température élevée (around 900 ° C). Contrairement aux géantes gazeuses plus froides et plus compactes de notre système solaire, WASP-39 b orbite très près de son étoile – à peine un huitième de la distance between the Soleil et Mercure – et effectue une orbite en un peu plus de quatre jours terrestres . La découverte de la planète, signalée in 2011, a été faite sur la base de détections au sol de attenuation subtile et périodique de la lumière de son étoile hôte lorsque la planète transite, ou passe, devant l’étoile.

Lors d’un transit, une partie de la lumière de l’étoile est complètement bloquée par la planète (ce qui provoque the global attenuation de sa lumière) and une autre partie traverse l’atmosphère de la planète. Comme les différents gaz absorbent différentes combinaisons de couleurs, les scientifiques peuvent analyser les petites différences de luminosity à travers diverses longueurs d’onde pour déterminer exactement de quoi est constituée une atmosphère.

Avec sa combination of atmospheres gonflée et de transits fréquents, WASP-39 is une cible idéale pour la spectroscopie de transmission. The team to use the spectrographe dans le proche infrarouge de James-Webb (NIRSpec) pour parvenir à cette détection.

Première detection claire de CO2

Ce que l’équipe a vu était extrêmement impressivenant. A signal significatif – une raie d’absorption – a été détecté à des longueurs d’onde comprises between 4.1 and 4.6 microns in infrarouge. The s’agit de la première preuve claire, détaillée et indisutable de la presence de dioxyde de carbone jamais trouvée sur une planète extérieure au système solaire.

“J’étais absolument époustouflé”, a déclaré Björn Benneke, professeur de physique à UdeM et membre de l’équipe chargée d’étudier les exoplanètes en transit, qui a travaillé à la conception du program d’observation et à l ‘ analyze des données du NIRSpec avec ses étudiants des cycles supérieurs Louis-Philippe Coulombe, Caroline Piaulet, Michael Radica and Pierre-Alexis Roy ainsi que le chercheur postdoctoral Jake Taylor.

«Nous avons analyzed les données ici, à Montréal, et nous avons vu cette énorme signature du dioxyde de carbone: 26 fois plus forte que tout bruit dans les données. Avant James-Webb, nous devions souvent creuser à travers le bruit, mais there nous avions une signature parfaitement définie. C’est comme voir quelque chose clairement de ses propres yeux of him », a poursuivi le professeur.

Aucun observatoire n’a jamais mesure auparavant de différences also subtiles dans the luminosity of autant de couleurs infrarouges individelles dans le specter de transmission d’une exoplanète. L’accès à cette partie du specter, de 3 à 5.5 microns, est crucial pour déterminer the abondance des gaz comme la vapeur d’eau et le méthane, ainsi que le CO₂here pourraient exister dans de nombreux types d’exoplanètes.

“La detection d’un signal aussi clair de dioxyde de carbone sur WASP-39 b est de bon augure pour la suite des choses, soit la caractérisation d’atmosphères de planètes plus petites, de taille terrestre”, a dit Natalie Batalha, chercheuse main du program.

«Sur Terre, ajouté Björn Benneke, le dioxyde de carbone joue un rôle extrêmement important dans notre climat et nous sommes habitués à voir ses signatures spectroscopiques. Maintenant, nous voyons cette même signature très loin. On peut à présent affirmer que ces exoplanètes sont des mondes aussi réels que la Terre et les planètes de notre système solaire. ”

À propos de cette découverte

L’étude “Identification of carbon dioxide in an exoplanet atmosphere”, par l’équipe scientifique du JWST Transiting Exoplanet Community Early Release, a été prépubliée en ligne sur le site arXiv le 25 août 2022 et sera publiée le 1^er September 2022 dans Nature.

À propos de l’iREx

The Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) reassemble des chercheurs chevronnés et leurs étudiants afin de bénéficier au maximum des grands projets d’observation en cours et à venir, dans le but last de trouver de la vie ailleurs. The Institut se consecrates à l’exploration de nouveaux mondes et à la recherche de la vie sur d’autres planètes.