James Webb détecte du CO2 dans l’atmosphère d’une exoplanète, une première historique

« Retenez votre respiration », a tweeté le compte du télescope spatial James Webb (JWST). Les scientifiques spécialisés dans le domaine des exoplanètes sont « extatiques », d’après le communiqué de la Nasa, tombé ce jeudi 25 août 2022. Et pour cause, le JWST a capturé des preuves nettes de la présence de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère d’une planète géante gazeuse extrêmement chaude. Cette exoplanète — WASP-39 b — est située à 700 années-lumière de la Terre.

L’analyse complète de cette découverte donne lieu à une étude qui sera publiée le 29 août prochain dans la revue Nature, mais elle est déjà accessible sous sa forme de preprint (brouillon) sur le site arXiv. Les résultats ont été étudiés par un consortium international de 200 scientifiques.

« Il a fallu l’extraordinaire sensibilité infrarouge de Webb »

Dans le spectre résultant de l’atmosphère de l’exoplanète, on aperçoit une sorte de petite colline comprise entre 4,1 et 4,6 microns : tout est dans le détail, car ceci n’est autre que la première preuve définitive — aussi claire qu’indiscutable — de la présence de dioxyde de carbone. Une telle preuve n’avait jamais été repérée pour une quelconque planète en dehors de notre système solaire.

Les précédents télescopes spatiaux Hubble et Spitzer avaient déjà détecté de la vapeur d’eau, du sodium et du potassium dans l’atmosphère de WASP-39 b. D’ailleurs, Webb avait aussi, quelques semaines auparavant, dans ses toutes premières détections, confirmé la présence de vapeur d’eau. Mais, le dioxyde de carbone est une tout autre histoire : « il a fallu l’extraordinaire sensibilité infrarouge de Webb pour révéler la signature du dioxyde de carbone », explique la Nasa.

C’est donc, aussi, une démonstration des capacités de ce télescope révolutionnaire — et ce quelques semaines à peine après son activation. Car même si du dioxyde de carbone n’avait pas été détecté, la précision dans la mesure du spectre par le JWST est déjà exceptionnelle en soi. « Aucun observatoire n’a jamais capturé auparavant un spectre de transmission d’exoplanète dans une gamme aussi détaillée de longueurs d’onde dans le proche infrarouge », explique la Nasa.

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Cela confirme que le JWST nous ouvre de nouvelles portes pour détailler l’atmosphère de planètes situées très, très loin de nous. « En effet, l’accès à cette partie du spectre infrarouge est crucial pour mesurer les abondances de gaz comme l’eau et le méthane, ainsi que le dioxyde de carbone, dont on pense qu’ils existent dans de nombreux types différents d’exoplanètes. » S’il s’agit là d’une géante gazeuse, ces résultats signifient que le télescope est capable de détecter ces molécules clés aussi sur des planètes plus petites, plus froides, et roches. De quoi enrichir notre compréhension de l’histoire planétaire de l’Univers.

Car « si l’on veut mesurer la composition de l’atmosphère, c’est parce qu’elle nous renseigne sur l’origine de la planète et son évolution », détaille la Nasa. « Une planète porte la signature chimique de l’endroit où elle est née, qui
n’est pas nécessairement celui où elle se trouve aujourd’hui. » Par exemple, la profondeur d’absorption du dioxyde de carbone observée sur WASP-39 b suggère qu’elle a une composition similaire à celle de Saturne et qu’elle a dû se former beaucoup plus loin de son étoile qu’elle ne l’est aujourd’hui.

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