JWST révèle en détail l’atmosphère d’une exoplanète

L’exoplanète WASP-39 b1  est une planète différente de toutes celles de notre système solaire. C’est une géante gazeuse de la taille de Saturne qui tourne autour de son étoile plus près que Mercure ne l'est de notre Soleil. Cette exoplanète a été l'une des premières examinées par le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA lorsque celui-ci a commencé ses opérations scientifiques régulières au mois de juillet 2022.

Les résultats obtenus - auxquels des laboratoires CNRS-INSU ont contribué dont  le laboratoire inter-universitaire des systèmes atmosphèriques (LISA-IPSL-EFLUVE) (CNRS/UPEC/Université Paris Cité) (voir encadré) - ont immédiatement enthousiasmé la communauté scientifique des exoplanètes. Les instruments extrêmement sensibles du télescope JWST ont permis d’obtenir des spectres dans l’infrarouge, permettant de déterminer la présence de plusieurs molécules dans l’atmosphère de WASP-39b, dont certaines n’avaient jamais été détectées dans l’atmosphère d’une exoplanète. Ainsi, en plus de la vapeur d’eau, du monoxyde de carbone, du sodium et du potassium, JWST a détecté pour la première fois du dioxyde de carbone et du dioxyde de soufre. Ce composé soufré serait d’ailleurs produit dans l’atmosphère de WASP-39b grâce à la photochimie, phénomène qui n’avait jusqu’à présent jamais été observé dans une exoplanète.  Le fait de disposer d'une liste aussi complète d'ingrédients chimiques dans l'atmosphère d'une exoplanète permet aux scientifiques d'avoir un aperçu de l'abondance des différents éléments les uns par rapport aux autres, comme les rapports carbone/oxygène ou potassium/oxygène. Cela permet de comprendre comment cette planète - et peut-être d'autres - s'est formée à partir du disque de gaz et de poussière entourant l'étoile mère dans ses jeunes années.

Ces résultats sont de bon augure pour la capacité des instruments du JWST à mener un large éventail d'investigations sur tous les types d'exoplanètes, y compris les petits mondes rocheux comme ceux du système planétaire TRAPPIST-1.

  • 1C’est une géante gazeuse chaude et bouffie d'une masse de 0,28 fois celle de Jupiter et d'un diamètre 1,3 fois supérieur à celui de Jupiter, orbitant à seulement 0,0486 unité astronomique de son étoile. Parce qu'elle est si proche de son étoile, WASP-39 b est très chaude et est probablement verrouillée de manière tidale, avec un côté faisant face à l'étoile à tout moment.

Laboratoires CNRS impliqués

  • Laboratoire inter-universitaire des systèmes atmosphèriques (LISA-IPSL-EFLUVE)

Tutelles : CNRS / UPEC / UPC

  • Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (LAB - OASU)

Tutelles : CNRS / Univ. Bordeaux

Graphique de quatre spectres de transmission provenant de trois des instruments du JWST, exploités dans quatre modes d'instrumentation© NASA / ESA / CSA / Joseph Olmsted (STScI)

Complément de légende

En haut à gauche, les données de NIRISS montrent les empreintes du potassium (K), de l'eau (H2O) et du monoxyde de carbone (CO). En haut à droite, les données de NIRCam montrent une signature d'eau importante. En bas à gauche, les données de NIRSpec indiquent la présence d'eau, de dioxyde de soufre (SO2), de dioxyde de carbone (CO2) et de monoxyde de carbone (CO). En bas à droite, des données supplémentaires de NIRSpec révèlent toutes ces molécules ainsi que du sodium (Na).

Pour en savoir plus