JWST - Etudes exoplanetaires

[tezcatlipoca]

Bonjour,

Le JWST scrute la ceinture entourant Fomalhaut et en trouve deux autres à l'intérieur

https://esawebb.org/news/weic2312/

https://cdn.esawebb.org/archives/ima.../weic2312a.jpg

Les astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb pour imager la poussière autour de la jeune étoile proche, Fomalhaut, afin d'étudier la première ceinture d'astéroïdes vue en dehors de notre système solaire dans l'infrarouge. Mais à leur grande surprise, ils ont découvert que les structures poussiéreuses sont plus complexes que notre ceinture d'astéroïdes et ceinture de Kuiper de notre propre système solaire. Dans l'ensemble, il y a trois ceintures imbriquées s'étendant jusqu'à 23 milliards de kilomètres de Fomalhaut, soit 150 UA. La ceinture la plus externe est environ deux fois plus grande que la ceinture de Kuiper. Les ceintures intérieures qui n'avaient jamais été observées auparavant, sont révélées pour la première fois par par le Webb.

https://cdn.esawebb.org/archives/ima.../weic2312b.jpg

Cette image du système de Fomalhaut, prise par l'instrument infrarouge moyen ( MIRI ), montre l'orientation spatiale, la barre d'échelle, le code couleur pour référence, et les noms des différentes structures. À droite, un grand nuage de poussière est mis en évidence et des "loupes" le montrent dans deux longueurs d'onde infrarouges : 23 et 25,5 microns.

Cette image montre des longueurs d'onde dans l'infrarouge moyen qui ont été traduites en couleurs de lumière visible. L e code couleur et les légendes indiquent quels filtres MIRI ont été utilisés.

Les ceintures entourent la jeune étoile, qui peut être vue à l'œil nu comme l'étoile la plus brillante de la constellation australe Piscis Austrinus. Les ceintures de poussiéres sont les débris des collisions de corps plus grands, analogues aux astéroïdes et aux comètes, et sont fréquemment décrites comme des « disques de débris ». "Pour moi, cette ceinture de Fomalhaut est comme l'archétype des disques de débris trouvés ailleurs dans notre galaxie, car elle a des composants similaires à ceux que nous avons dans notre propre système planétaire", explique András Gáspár de l'Université d'Arizona, auteur principal du nouvel article. "En examinant les structures de ces anneaux, nous pouvons commencer à faire une esquisse de ce à quoi ce système planétaire devrait ressembler, si nous pouvions saisir une image suffisamment précise pour voir directement ses planètes suspectées."

Le télescope spatial Hubble, l'observatoire spatial Herschel, ainsi que l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), avaient déjà pris des images nettes de la ceinture la plus externe. Cependant, aucun de ces instruments n'avaient trouvé de structure à l'intérieur. Les ceintures intérieures ont été résolues pour la première fois par le JWST en lumière infrarouge. «Là où le Webb excelle vraiment, c'est que nous sommes capables de résoudre la lueur thermique de la poussière dans ces régions intérieures. Ainsi, vous pouvez voir des ceintures intérieures que nous n'aurions jamais pu voir auparavant », dit Schuyler Wolff, un autre membre de l'équipe de l'Université d'Arizona.

Hubble, ALMA et le JWST sont associés pour assembler une vue holistique des disques de débris autour d'un certain nombre d'étoiles. "Avec Hubble et ALMA, nous avons pu imager des analogues à la ceinture de Kuiper, et nous avons beaucoup appris sur la façon dont les disques externes se forment et évoluent", déclare Wolff. "Mais nous avons besoin du Webb pour nous permettre d'imager des ceintures d'astéroïdes d'autres systèmes stellaires que le nôtre. Nous pouvons en apprendre autant sur les régions chaudes intérieures de ces disques que Hubble et ALMA nous en ont appris sur les régions extérieures plus froides.

Ces ceintures sont très probablement façonnées par les forces gravitationnelles produites par des planètes non encore observées actuellement. De même, à l'intérieur de notre système solaire, Jupiter orbite la ceinture d'astéroïdes, le bord intérieur de la ceinture de Kuiper est sculpté par Neptune, et son bord extérieur pourrait être contraint par des corps lointains encore inconnus. Au fur et à mesure que le Webb imagera plus de systèmes, nous en apprendrons davantage sur les configurations planétaires.

L'anneau de poussière de Fomalhaut a été découvert en 1983 lors d'observations effectuées par le satellite astronomique infrarouge (IRAS). L'existence de l'anneau a également été déduite d'observations précédentes et à plus grande longueur d'onde, à l'aide du télescope submillimétrique sur Maunakea, à Hawaï, du télescope spatial Spitzer et de l'observatoire submillimétrique du Caltech.

« Les ceintures autour de Fomalhaut sont une sorte d'énigme : Où sont les planètes ? », demande George Rieke, un autre membre de l'équipe et responsable scientifique américain de l'instrument à infrarouge moyen ( MIRI ), qui a fait ces observations. "Je pense qu'il n'est pas très risqué d'affirmer qu'il y a probablement un système planétaire vraiment intéressant autour de cette étoile."

"Nous ne nous attendions certainement pas à la structure plus complexe de la deuxième ceinture intermédiaire, et d'une ceinture d'astéroïdes plus large", ajoute Wolff. " Cette structure est très intrigante car chaque fois qu'un astronome voit une lacune et des anneaux dans un disque, Il se pourrait qu'il y ait une planète façonnant ces anneaux !

Le Webb a également imagé ce que Gáspár appelle "le grand nuage de poussière", qui pourrait être la preuve d'une collision s'étant produit dans l'anneau extérieur entre deux corps protoplanétaires. Il s'agit d'une caractéristique différente de la planète "fantôme" observée à l'intérieur de l'anneau extérieur par Hubble en 2008. Des observations ultérieures de Hubble avaient montré en 2014 que l'objet avait disparu. Une interprétation plausible est que cette caractéristique nouvellement découverte, comme la précédente, est un nuage en expansion de très fines particules de poussière provenant de deux corps glacés qui se seraient détruits en se percutant.

L'idée d'un disque protoplanétaire autour d'une étoile remonte à la fin des années 1700 lorsque les astronomes Emmanuel Kant et Pierre-Simon Laplace ont développé, indépendamment, la théorie selon laquelle le Soleil et les planètes se sont formés à partir d'un nuage de gaz en rotation qui s'est effondré et aplati sous l'effet de la gravité. Les disques de débris se développent plus tard, suite à la formation des planètes et à la dispersion du gaz primordial. Ils montrent que de petits corps comme des astéroïdes entrent en collision violentes et se pulvérisent en énormes nuages ​​de poussière et autres débris. Les observations de poussière fournissent des indices uniques sur la structure d'un système exoplanétaire, sur des planètes de la taille de la Terre et même d'astéroïdes, qui sont beaucoup trop petits pour être observés individuellement.

"Ce résultat très prometteur met en évidence la capacité unique de MIRI d'étudier les structures formées par les planètes dans les régions les plus internes des disques circumstellaires", ajoute Gillian Wright, chercheuse principale européenne pour MIRI et directrice du UK Astronomy Technology Centre.

Les résultats de l'équipe sont publiés dans la revue Nature Astronomy .
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[tezcatlipoca]

Bonsoir,

Le JWST permet la découverte de nouvelles molécules dans les disques protoplanétaires. Cela nous renseigne aussi de façon significative sur la composition des exoplanètes telluriques.

L'article de Futura :

https://www.futura-sciences.com/scie...taires-105280/

Tiré de cette source : https://www.nature.com/articles/s41550-023-01965-3

"Des astronomes de 11 pays européens se sont réunis dans le cadre du projet MINDS (MIRI mid-Infrared Disk Survey) pour étudier les conditions dans les régions internes de ces disques où les planètes rocheuses devraient se former à partir du gaz et de la poussière qu'ils contiennent"...

https://astrobiology.com/2023/04/jws...formation.html

[tezcatlipoca]

Bonsoir,

Le JWST a permis de réaliser une cartographie thermique et de trouver des traces de vapeur d'eau dans l'atmosphère d'une géante gazeuse ultra-chaude

Par Kristen Walbolt du programme d'exploration d'exoplanètes de la NASA

https://forums.futura-sciences.com/d...etaires-4.html

https://exoplanets.nasa.gov/internal...8b_beauty.jpeg

WASP-18 b, vu dans une représentation d'artiste, est une exoplanète géante gazeuse 10 fois plus massive que Jupiter qui orbite autour de son étoile en seulement 23 heures. Les chercheurs ont utilisé le télescope spatial James Webb pour étudier cette planète alors qu'elle se déplaçait derrière son étoile. Les températures y atteignent 5 000 degrés Fahrenheit (2 700° C). Crédit : NASA/JPL-Caltech (K. Miller/IPAC)

Il y a une exoplanète intrigante à 400 années-lumière de nous que les astronomes étudient depuis sa découverte en 2009. Pour WASP-18 b, une orbite autour de son étoile (légèrement plus grande que notre Soleil) , ne prend que 23 heures. En plus des observatoires au sol, les télescopes spatiaux Hubble, Chandra, TESS et Spitzer ont tous observé WASP-18 b, une géante gazeuse ultra-chaude, 10 fois plus massive que Jupiter. Les astronomes l'ont désormais observé avec le télescope spatial James Webb.

La découverte : Les scientifiques ont identifié de la vapeur d'eau dans l'atmosphère de WASP-18 b et ont dressé une carte des températures de la planète alors qu'elle disparaissait lentement derrière son étoile puis réapparaissait quelques heures plus tard. Cet événement est ce que l'on appelle une éclipse secondaire. Les scientifiques peuvent analyser la lumière combinée de l'étoile et de la planète, puis comparer les mesures de l'étoile uniquement, lorsque la planète se déplace derrière elle.

L'hémisphère diurne de WASP-18 b fait toujours face à l'étoile, tout comme le même côté de la Lune fait toujours face à la Terre. La carte de température, ou de luminosité, montre un énorme changement de température, jusqu'à 1 000 degrés, du point le plus chaud directement face à l'étoile jusqu'au terminateur, où les faces jour et nuit de la planète, verrouillée par les forces de marées, se rencontrent dans un crépuscule permanent.

https://youtu.be/tESt6iyMQlE

Les chercheurs ont créé une carte de luminosité, retraçant la lueur des régions chaudes de WASP-18. La carte de luminosité de la planète, obtenue à l'aide du télescope spatial James Webb a permis aux chercheurs de déterminer une carte de température de l'atmosphère planétaire. Crédit : NASA/JPL-Caltech (K. Miller/IPAC)

'' Le JWST possède la sensibilité nécessaire pour créer des cartes beaucoup plus détaillées des planètes géantes chaudes comme WASP-18 b que que nous avions déjà faite auparavant. C'est la première fois qu'une planète est cartographiée avec le JWST, et c'est vraiment excitant de voir qu'une partie de ce que nos modèles avaient prédit, notament une forte baisse de température loin du point de la planète directement face à l'étoile, est réellement constaté dans les données ! » déclare Megan Mansfield, Sagan Fellow de l'Université de l'Arizona et l'un des auteurs de l'article décrivant ces résultats.

'' La carte de luminosité de WASP-18 b montre une absence de vents est-ouest qui correspondraient le mieux aux modèles avec traînée atmosphérique. Une explication possible est que cette planète possèderait un fort champ magnétique, ce qui serait une découverte exceptionnelle ! », nous confie le co-auteur Ryan Challener, de l'Université du Michigan.

Une interprétation de la carte des éclipses est que les effets magnétiques forcent les vents à souffler de l'équateur vers les pöles et non d'Est-Ouest, comme on s'y attendrait autrement.

Les chercheurs ont enregistré les changements de température à différentes altitudes des couches atmosphériques de la géante gazeuse. Ils ont vu les températures augmenter avec l'altitude, variant de plusieurs centaines de degrés. ​

Le spectre de l'atmosphère montre clairement de multiples caractéristiques d'eau en faible quantité mais mesurées avec précision, présentes malgré les températures extrêmes de près de 5 000 degrés Fahrenheit (2 700° C). Cet enfer doit brider la plupart des molécules d'eau, donc voir sa présence témoigne de l'extraordinaire sensibilité du Webb pour en détecter le relicat . Les quantités enregistrées dans l'atmosphère de WASP-18 b indiquent bien que de la vapeur d'eau est présente à différentes altitudes.

https://exoplanets.nasa.gov/internal...Spectrum_.jpeg

L'équipe a obtenu le spectre d'émission thermique de WASP-18 b en mesurant la quantité de lumière qu'elle émet sur la gamme de longueurs d'onde NIRISS SOSS 0,85-2,8 um du télescope spatial James Webb, capturant 65 % de l'énergie totale émise par la planète. WASP-18 b est si chaud du côté jour qui est verrouillée par les forces marées gravitationnelles, que les molécules de vapeur d'eau doivent être dissociées. Le télescope Webb a observé directement la vapeur d'eau sur la planète même en quantités relativement faibles, prouvant la remarquable sensibilité de l'observatoire. Crédit : NASA/JPL-Caltech (R. Hurt/IPAC)

"C'était une formidable surprise de regarder ce spectre JWST de WASP-18 b pour la première fois et de voir la signature subtile mais précisément mesurée de l'eau", explique Louis-Philippe Coulombe, étudiant diplômé à l'Université de Montréal et auteur principal de l' article . ''Avec de telles mesures, nous pourrons détecter ce type de molécul sur un large éventail de planètes dans les années à venir !''

Les chercheurs ont observé WASP-18 b pendant environ six heures avec l'un des instruments du Webb, l'imageur dans le proche infrarouge et le spectrographe sans fente (NIRISS), fourni par l'Agence spatiale canadienne.

''Parce que les caractéristiques de l'eau dans ce spectre sont si subtiles, elles étaient difficiles à identifier dans les observations précédentes. Cela a rendu vraiment excitant de voir enfin les caractéristiques de l'eau avec ces observations JWST '', dit Anjali Piette, boursière postdoctorale à la Carnegie Institution for Science et l'un des auteurs de cette recherche.

Les découvreurs: Plus de 100 scientifiques du monde entier travaillent sur les premières observations du Webb, dans le cadre du programme scientifique préliminaire des transit planétaire de la communauté Exoplanet dirigé par Natalie Batalha, astronome à l'Université de Californie à Santa Cruz. Elle a aidé à coordonner cette nouvelle étude. Une grande partie de ce travail révolutionnaire est effectué par des scientifiques en début de carrière comme Coulombe, Challener, Piette et Mansfield.

La proximité avec, à la fois son étoile, de nous, et de sa grande masse, a contribué à faire de WASP-18 b une cible privilégiée pour les scientifiques . WASP-18 b est l'un des mondes les plus massifs dont nous pouvons étudier l' atmosphère. Nous voulons savoir comment ces planètes se forment et arrivent là où elles se trouvent. Nous obtenons déjà quelques premières réponses avec le JWST.

''En analysant le spectre de WASP-18b, nous en apprenons non seulement sur les différentes molécules qui peuvent être trouvées dans son atmosphère, mais aussi sur la façon dont elle s'est formée. Nous constatons d'après nos observations que sa composition est très similaire à celle de son étoile, ce qui signifie qu'elle s'est très probablement formée à partir du gaz résiduel qui était présent juste après la naissance de l'étoile », explique Coulombe. "Ces résultats sont très précieux pour obtenir une image claire de la façon dont ces planètes étranges, comme WASP-18 b, qui n'ont pas d'équivalent dans notre système solaire, ont vu le jour."

https://exoplanets.nasa.gov/internal..._Eclipse_.jpeg

Plage de température affichée : 2 800 à 4 800 degrés Fahrenheit (1 500 à 2 600 degrés Celsius). Crédit : NASA/JPL-Caltech (R. Hurt/IPAC)

[tezcatlipoca]

Bonsoir,

Fin mars, Yves' nous avait donné à lire l'article qui détaillait l'observation de TRAPPIST-1 b par le JWST, réalisée dans le cadre du programme Webb Guaranteed Time Observation (GTO) 1177.

Aujourd'hui, c'est l'étude de TRAPPIST-1 c par le même instrument, qui nous est dévoilée dans un nouveau papier sur le site de la NASA :

https://www.nasa.gov/feature/goddard...ocky-exoplanet

Traduction automatique corrigée

Une observation faite avec le JWST indiquerait que TRAPPIST-1 c ne possède pas d'atmosphère épaisse de dioxyde de carbone.

https://www.nasa.gov/sites/default/f...kgct205kex.jpg

Ce concept d'artiste montre à quoi pourrait ressembler l'exoplanète rocheuse chaude TRAPPIST-1 c. TRAPPIST-1 c, la deuxième des sept planètes connues du système TRAPPIST-1, orbitant autour de son étoile à une distance de 0,016 UA (environ 1,5 million de miles), parcourant son orbite complète en seulement 2,42 jours terrestres. TRAPPIST-1 c est légèrement plus grande que la Terre, mais a à peu près la même densité, ce qui indique qu'elle doit avoir une composition essentiellement rocheuse. La mesure du Webb de la lumière infrarouge moyenne à 15 microns émise par TRAPPIST-1 c suggère que cette exoplanète possède une surface rocheuse nue, ou éventuellement une atmosphère de dioxyde de carbone très mince. Crédits : NASA, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)

Une équipe internationale de chercheurs a utilisé le télescope spatial James Webb pour calculer la quantité d'énergie thermique provenant de l'exoplanète rocheuse TRAPPIST-1 c. Le résultat suggère que l'atmosphère de la planète, si elle existe, serait extrêmement ténue.
Avec une température diurne d'environ 380 kelvins (environ 107 °C), TRAPPIST-1 c est désormais l'exoplanète rocheuse la plus froide jamais caractérisée sur la base de l' émission thermique. La précision nécessaire à ces mesures démontre en outre l'utilité du Webb pour caractériser des exoplanètes rocheuses similaires en taille et en température à celles de notre propre système solaire.

Le résultat marque une autre étape pour déterminer si les planètes en orbite autour de petites naines rouges comme TRAPPIST-1 (le type d'étoile le plus courant dans la galaxie) peuvent conserver les atmosphères nécessaires pour soutenir la vie telle que nous la connaissons.
"Nous voulons savoir si ces planètes rocheuses ont des atmosphères ou non", nous dit Sebastian Zieba, étudiant diplômé à l'Institut Max Planck d'astronomie et premier auteur des résultats publiés aujourd'hui dans Nature . « Dans le passé, nous ne pouvions vraiment étudier que des planètes avec des atmosphères épaisses et riches en hydrogène. Avec le Webb, nous pouvons enfin commencer à rechercher des atmosphères riches en oxygène, azote et dioxyde de carbone.

"TRAPPIST-1 c est intéressant car il s'agit essentiellement d'un jumeau de Vénus : il a à peu près la même taille que Vénus et reçoit une quantité de rayonnement similaire de son étoile hôte à celle que Vénus reçoit du Soleil", explique la co-auteure Laura Kreidberg, également du Max Planck institut. "Nous pensions qu'elle pourrait avoir une épaisse atmosphère de dioxyde de carbone tout comme Vénus."

TRAPPIST-1 c est l'une des sept planètes rocheuses en orbite autour d'une étoile naine rouge ultrafroide (ou naine M) située à 40 années-lumière de la Terre. Bien que les planètes soient similaires en taille et en masse aux planètes rocheuses intérieures de notre système solaire, il n'est pas établi si elles ont des atmosphères similaires. Au cours du premier milliard d'années de leur vie, les naines M émettent des rayons X et des rayons ultraviolets qui peuvent facilement éliminer une jeune atmosphère planétaire. De plus, il peut y avoir eu ou non suffisamment d'eau, de dioxyde de carbone et d'autres composés volatils disponibles, pour créer des atmosphères substantielles lorsque les planètes se sont formées.

Pour répondre à ces questions, l'équipe a utilisé MIRI (Webb's Mid-Infrared Instrument) pour observer le système TRAPPIST-1 à quatre reprises alors que la planète se déplaçait derrière l'étoile, un phénomène connu sous le nom d'éclipse secondaire . En comparant la luminosité lorsque la planète est derrière l'étoile (lumière des étoiles uniquement) à la luminosité lorsque la planète est à côté de l'étoile (lumière de l'étoile et de la planète combinées), l'équipe a pu calculer la quantité de lumière infrarouge moyenne à des longueurs d'onde de 15 microns émise par le côté éclairé de la planète.

https://www.nasa.gov/sites/default/f...?itok=HHiXA2_s

Cette courbe de lumière montre le changement de luminosité du système TRAPPIST-1 lorsque la deuxième planète, TRAPPIST-1 c, se déplace derrière l'étoile. Lorsque la planète est derrière l'étoile, la lumière émise par la planète est bloquée et seule la lumière de l'étoile atteint le télescope, provoquant une diminution de la luminosité apparente. Crédits : NASA, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)

Cette méthode est la même que celle utilisée par une autre équipe de recherche pour déterminer que TRAPPIST-1 b , la planète la plus interne du système, était aussi probablement dépourvue d'atmosphère.

La quantité de lumière infrarouge moyenne émise par une planète est directement liée à sa température, qui est à son tour influencée par l'atmosphère. Le gaz carbonique absorbe préférentiellement la lumière à 15 microns, ce qui rend la planète plus sombre à cette longueur d'onde. Cependant, les nuages ​​peuvent refléter la lumière, rendant la planète plus lumineuse et masquant la présence de dioxyde de carbone.

De plus, une atmosphère substantielle de n'importe quelle composition redistribuera la chaleur du côté jour au côté nuit, entraînant une température du côté jour plus basse qu'elle ne le serait sans atmosphère. (Parce que TRAPPIST-1 c orbite très près de son étoile - environ 1/50e de la distance entre Vénus et le Soleil - on pense qu'elle est verrouillée par les forces de marées, avec un côté diurne perpétuellement éclairé et l'autre toujours dans l'obscurité.)

Bien que ces mesures initiales ne fournissent pas d'informations définitives sur la nature de TRAPPIST-1 c, elles aident à réduire les possibilités. "Nos résultats sont cohérents avec une planète de roche nue sans atmosphère, ou ayant une atmosphère de CO 2 vraiment mince (plus mince que sur Terre ou même Mars) sans nuages", déclare Zieba. « Si la planète avait une atmosphère épaisse de CO 2 , nous aurions observé une éclipse secondaire très peu marquée, voire aucune, parce que le CO2 absorberait toute la lumière à 15 microns, donc nous n'en détecterions aucune provenant de la planète.

Les données montrent donc qu'il est peu probable que la planète soit un véritable analogue de Vénus, avec une épaisse atmosphère de CO 2 et des nuages ​​d'acide sulfurique.

L'absence d'atmosphère épaisse indiquerait que la planète s'est peut-être formée avec relativement peu d'eau. Si les planètes TRAPPIST-1 plus froides et plus tempérées se sont formées dans des conditions similaires, elles aussi ont peut-être commencé avec peu d'eau et d'autres composants nécessaires pour rendre une planète habitable.

La sensibilité requise pour distinguer différents scénarios atmosphériques sur une si petite planète éloignée est vraiment remarquable. La diminution de la luminosité que le Webb a détectée pendant l'éclipse secondaire n'était que de 0,04 % : ce qui équivaut à regarder un écran de 10 000 petites ampoules et à remarquer que seulement quatre se sont éteintes.

https://www.nasa.gov/sites/default/f...?itok=r7RRXrZL

Ce graphique compare la luminosité mesurée de TRAPPIST-1 c aux données de luminosité simulées pour trois scénarios différents. La mesure (losange rouge) correspond à une surface rocheuse nue sans atmosphère (ligne verte) ou à une très fine atmosphère de dioxyde de carbone sans nuages ​​(ligne bleue). Une atmosphère épaisse riche en dioxyde de carbone avec des nuages ​​d'acide sulfurique, semblable à celle de Vénus (ligne jaune), est peu probable. Crédits : NASA, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)

"C'est extraordinaire que nous puissions mesurer cela", explique Kreidberg. « Cela fait des décennies que l'on se demande si ce type de planètes rocheuses peut conserver une atmosphère. La capacité du Webb nous amène vraiment dans un domaine où nous pouvons commencer à comparer les systèmes d'exoplanètes, par rapport au notre, d'une manière que nous étant inaccessible auparavant.

Cette recherche a été menée dans le cadre du programme 2304 des observateurs généraux (GO) , qui est l'un des huit programmes de la première année scientifique du JWST conçu pour aider à caractériser pleinement le système TRAPPIST-1. L'année prochaine, les chercheurs mèneront une enquête de suivi pour observer les orbites complètes de TRAPPIST-1 b et TRAPPIST-1 c. Cela permettra de voir comment les températures changent du côté diurne au côté nocturne de ces deux planètes et fournira des contraintes supplémentaires sur le fait qu'elles aient ou non des atmosphères.

[tezcatlipoca]

Bonjour,

https://esawebb.org/news/weic2315/

Ces images du Webb montrent une partie de la nébuleuse d'Orion connue sous le nom de barre d'Orion (à ne pas confondre avec l'épée d'Orion). C'est une région où la lumière ultraviolette énergétique de l'amas du trapèze - situé dans le coin supérieur gauche - interagit avec des nuages ​​​​moléculaires denses. L'énergie du rayonnement stellaire érode lentement la barre d'Orion, ce qui a un effet important sur les molécules et la chimie des disques protoplanétaires qui se sont formés ici autour des étoiles naissantes.

La plus grande image, à gauche, provient de l'instrument NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb. En haut à droite, le télescope est focalisé sur une zone plus petite à l'aide du MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb. Un total de dix-huit filtres sur les instruments MIRI et NIRCam ont été utilisés dans ces images, couvrant une gamme de longueurs d'onde allant de 1,4 microns dans le proche infrarouge à 25,5 microns dans l'infrarouge moyen.

https://esawebb.org/images/weic2315a/

Au centre même de la zone MIRI se trouve un jeune système stellaire avec un disque de formation planétaire nommé d203-506. Le retrait en bas à droite affiche une image combinée NIRCam et MIRI de ce jeune système. Sa forme allongée est due à la pression des rayons ultraviolets agressifs qui le frappent. Une équipe internationale d'astronomes a détecté une nouvelle molécule de carbone, le cation méthyle, pour la première fois, dans d203-506.

https://esawebb.org/images/weic2315b/

Cette image prise par la caméra NIRCam (Near-Infrared Camera) du JWST montre une partie de la nébuleuse d'Orion connue sous le nom de barre d'Orion. C'est une région où la lumière ultraviolette énergétique de l'amas du trapèze - situé dans le coin supérieur gauche - interagit avec des nuages ​​​​moléculaires denses. L'énergie du rayonnement stellaire érode lentement la barre d'Orion, ce qui a un effet important sur les molécules et la chimie des disques protoplanétaires qui se sont formés ici autour des étoiles naissantes.

Dans cette image se trouve un jeune système stellaire connu sous le nom de d203-506, qui possède un disque protoplanétaire. Les astronomes ont utilisé Webb pour détecter, pour la première fois, une molécule de carbone connue sous le nom de cation méthyle. Cette molécule est importante car elle facilite la formation de molécules plus complexes. à base de carbone

https://esawebb.org/images/weic2315c/

Cette image de MIRI (Mid-Infrared Instrument) du JWST montre une petite région de la nébuleuse d'Orion. Au centre de cette vue se trouve un jeune système stellaire avec un disque protoplanétaire nommé d203-506. Une équipe internationale d'astronomes a détecté une nouvelle molécule de carbone connue sous le nom de cation méthyle pour la première fois en d203-506.

ESA/Webb, NASA, ASC, M. Zamani (ESA/Webb), PDRs4ALL ERS Team

[tezcatlipoca]

Bonjour,

Une découverte importante faite avec le JWST ???

Webb découvre du méthane et du dioxyde de carbone dans l'atmosphère du K2-18b

https://www.nasa.gov/sites/default/f...?itok=PWQFAaFl

Le concept de cet artiste montre à quoi pourrait ressembler l'exoplanète K2-18 b sur la base de données scientifiques. K2-18 b, une exoplanète 8,6 fois plus massive que la Terre, orbite autour de l'étoile naine froide K2-18 dans la zone habitable et se trouve à 120 années-lumière de la Terre. Une nouvelle enquête menée avec le télescope spatial James Webb sur K2-18 b a révélé la présence de molécules carbonées, notamment de méthane et de dioxyde de carbone. L'abondance de méthane et de dioxyde de carbone, ainsi que la pénurie d'ammoniac, confortent l'hypothèse selon laquelle il pourrait y avoir un océan d'eau sous une atmosphère riche en hydrogène dans K2-18 b. Crédits : Illustration : NASA, CSA, ESA, J. Olmsted (STScI), Science : N. Madhusudhan (Cambridge University)

La découverte du Webb s'ajoute à des études récentes suggérant que K2-18 b pourrait être une exoplanète hycéenne, susceptible de posséder une atmosphère riche en hydrogène et une surface recouverte d'océan.

Le premier aperçu des propriétés atmosphériques de cette exoplanète de zone habitable provient d' observations faites avec le télescope spatial Hubble , donnant lieu à d'autres études qui ont depuis changé notre compréhension du système.

K2-18 b orbite autour de l'étoile naine froide K2-18 dans sa zone habitable et se trouve à 120 années-lumière de la Terre dans la constellation du Lion. Les exoplanètes telles que K2-18 b, dont la taille se situe entre celles de la Terre et de Neptune, ne ressemblent à rien de ce qui existe dans notre système solaire. Cette absence de planètes voisines équivalentes signifie que ces « sous-Neptunes » sont mal comprises, et la nature de leurs atmosphères fait l'objet d'un vit débat parmi les astronomes.

La suggestion selon laquelle le sous-Neptune K2-18 b pourrait être une exoplanète hycéenne est intrigante, car certains astronomes pensent que ces mondes sont des environnements prometteurs pour rechercher des preuves de la vie sur les exoplanètes.
"Nos résultats soulignent l'importance de prendre en compte la diversité des environnements habitables dans la recherche de la vie ailleurs", a expliqué Nikku Madhusudhan, astronome à l'Université de Cambridge et auteur principal de l'article annonçant ces résultats. "Traditionnellement, la recherche de vie sur les exoplanètes s'est concentrée principalement sur les planètes rocheuses plus petites, mais les mondes hycéens plus grands sont nettement plus propices aux observations atmosphériques."

L'abondance de méthane et de dioxyde de carbone, ainsi que la pénurie d'ammoniac, confortent l'hypothèse selon laquelle il pourrait y avoir un océan d'eau sous une atmosphère riche en hydrogène sur K2-18 b. Ces premières observations du Webb ont également permis de détecter une molécule appelée sulfure de diméthyle (DMS)*. Sur Terre, cela n’est produit que par la vie. La majeure partie du DMS présent dans l'atmosphère terrestre est émise par le phytoplancton des environnements marins.

* A concentration suffisante le DMS pue effroyablement. Une odeur assez indéfinissable mixant l'oeuf pourri, la putréfaction carnée, l'égout de sortie de chiottes, à dominante de choux ranci. S'ils y a des habitants là-bas, je les plains de tout mon coeur, ou peut-être ont -ils très mauvaise haleine ?...

https://www.nasa.gov/sites/default/f...?itok=QoTxq7zg

Les spectres de K2-18 b, obtenus avec le NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) et le NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) du Webb, montrent une abondance de méthane et de dioxyde de carbone dans l'atmosphère de l'exoplanète, ainsi qu'une possible détection d'un molécule appelée sulfure de diméthyle (DMS). La détection de méthane et de dioxyde de carbone, ainsi que la l'absence d'ammoniac, confortent l'hypothèse selon laquelle il pourrait y avoir un océan d'eau sous une atmosphère riche en hydrogène sur K2-18 b. K2-18 b, planète 8,6 fois plus massive que la Terre, qui orbite autour de l'étoile naine froide K2-18 dans sa zone habitable. Elle se situe à 120 années-lumière de la Terre. Crédits : Illustration : NASA, CSA, ESA, R. Crawford (STScI), J. Olmsted (STScI), Science : N. Madhusudhan (Cambridge University)


L'inférence du DMS est moins robuste et nécessite une validation plus approfondie. "Les prochaines observations du Webb devraient pouvoir confirmer si le DMS est effectivement présent dans l'atmosphère de K2-18 b à des niveaux significatifs", a expliqué Madhusudhan.

Même si K2-18 b se situe dans la zone habitable et est désormais connu pour héberger des molécules carbonées, cela ne signifie pas nécessairement que la planète puisse abriter la vie. La grande taille de la planète – avec un rayon 2,6 fois supérieur à celui de la Terre – signifie que l'intérieur de la planète contient probablement un vaste manteau de glace à haute pression, comme Neptune, mais avec une atmosphère plus fine, riche en hydrogène et une surface océanique. Les mondes hycéens devraient avoir des océans d’eau. Cependant, il est également possible que l’océan soit trop chaud pour abriter la vie, voire même être liquide.

"Bien que ce type de planète n'existe pas dans notre système solaire, les planètes sub-Neptunes sont le type de planète le plus courant connu jusqu'à présent dans la galaxie", affirme Subhajit Sarkar, membre de l'équipe de l'Université de Cardiff. "Nous avons obtenu à ce jour le spectre le plus détaillé d'une sous-Neptune en zone habitable , ce qui nous a permis de déterminer les molécules qui sont présentent dans son atmosphère."
Caractériser l’atmosphère des exoplanètes comme K2-18 b – c’est-à-dire identifier leurs gaz et leurs conditions physiques – est un domaine très actif en astronomie. Cependant, ces planètes sont littéralement éclipsées par l’éclat de leurs étoiles mères beaucoup plus grandes, ce qui rend l’exploration des atmosphères des exoplanètes particulièrement délicate.

L'équipe a contourné ce défi en analysant la lumière de l'étoile mère de K2-18 b alors qu'elle traversait l'atmosphère de l'exoplanète. K2-18 b est une exoplanète en transit, ce qui signifie que nous pouvons détecter une baisse de luminosité lors de son passage devant la face de son étoile hôte. C'est ainsi que l'exoplanète a été découverte pour la première fois en 2015 avec la mission K2 de la NASA. Lors des transits, une infime fraction de la lumière des étoiles traverse l'atmosphère de l'exoplanète avant d'atteindre nos télescopes. Le passage de la lumière des étoiles à travers l’atmosphère de l’exoplanète laisse des traces que les astronomes peuvent reconstituer pour déterminer les gaz atmosphériques de l’exoplanète.

"Ce résultat n'a été possible que grâce à la gamme de longueurs d'onde étendue et à la sensibilité sans précédent du JWST, qui ont permis une détection robuste des caractéristiques spectrales avec seulement deux transits", a déclaré Madhusudhan. "À titre de comparaison, une observation de transit avec le Webb a fourni une précision comparable à huit observations avec Hubble réalisées sur quelques années et dans une plage de longueurs d'onde relativement étroite."

"Ces résultats sont le produit de seulement deux observations de K2-18 b, et bien d'autres sont en cours", a expliqué Savvas Constantinou, membre de l'équipe de l'Université de Cambridge. "Cela signifie que notre travail ici n'est qu'une première démonstration de ce que le JWST peut observer des exoplanètes en zone habitable.

Les résultats de l’équipe ont été acceptés pour publication dans The Astrophysical Journal Letters.

L'équipe a maintenant l'intention de mener des recherches de suivi avec le spectrographe MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope qui, espère-t-elle, valideront davantage leurs résultats et fourniront de nouvelles informations sur les conditions environnementales sur K2-18 b.

"Notre objectif ultime est l'identification de la vie sur une exoplanète habitable, ce qui transformerait notre compréhension de notre place dans l'univers", a conclu Madhusudhan. "Nos découvertes constituent une étape prometteuse vers une compréhension plus profonde des mondes hycéens et de leur rôle dans cette quête."

[tezcatlipoca]

L'actualité de Laurent au sujet de K2-18 b :

https://www.futura-sciences.com/scie...itable-107620/

https://arxiv.org/abs/2309.05566

[Deedee81]

Salut,

Pour K2-18b, est-ce qu'on connait l'âge de l'étoile ?
(la composition est vraiment typique d'une atmosphère primitive)

[Gilgamesh]

L'actualité de Laurent au sujet de K2-18 b :

https://www.futura-sciences.com/scie...itable-107620/

https://arxiv.org/abs/2309.05566

A noter cet avertissement de Franck Selsis :

l'observation nous dit qu'on a affaire à une atmosphère riche en hydrogène et non « terrestre ». L'hydrogène est un gaz à effet de serre très efficace et la vapeur d'eau y étant un constituant mineur, il est très peu probable que de l'eau soit présente à l'état liquide, ni à la surface de la planète ni même sous forme de gouttelettes dans des nuages. L'une des deux études conclut à la présence probable d'eau liquide mais il est clair pour la communauté que l'argument avancé pour le démontrer est erroné.

[Gilgamesh]

Salut,

Pour K2-18b, est-ce qu'on connait l'âge de l'étoile ?
(la composition est vraiment typique d'une atmosphère primitive)

wiki:

Âge 2400 ± 600 Myr

tiré de ce papier : The K2-18b Planetary System: Estimates of the Age and X-UV Irradiances of a Habitable Zone "Wet" Sub-Neptune Planet

[tezcatlipoca]

Âge 2400 ± 600 millions Myr

Bonsoir,

Faudrait-il comprendre millions de millions d'années ?!! Cela me paraîtrait un peu excessif...

Merci pour le lien.

[Deedee81]

Salut,

Merci Gilgamesh.

Il reste à préciser les conditions (ta remarque sur le risque d'absence d'eau liquide est frappant) mais si elles sont "correctes", sur une telle durée, on se serait déjà attendu à de la vie (voire de l'oxygène) et donc la vie n’apparait sans doute pas aussi facilement qu'on aimerait bien. Ca n'empêche évidemment pas de continuer à chercher

[Gilgamesh]

Bonsoir,

Faudrait-il comprendre millions de millions d'années ?!! Cela me paraîtrait un peu excessif...

Merci pour le lien.

corrigé

[Gilgamesh]

Salut,

Merci Gilgamesh.

Il reste à préciser les conditions (ta remarque sur le risque d'absence d'eau liquide est frappant) mais si elles sont "correctes", sur une telle durée, on se serait déjà attendu à de la vie (voire de l'oxygène) et donc la vie n’apparait sans doute pas aussi facilement qu'on aimerait bien. Ca n'empêche évidemment pas de continuer à chercher

Si c'est une atmosphère d'hydrogène, il est définitivement impossible à la planète de développer une atmosphère d'oxygène. Tout oxygène dégagé par une réaction photosynthèse-like va être immédiatement condensée en eau, l'accumulation sera impossible.

O₂ + 2 H₂ -> 2 H₂O

C'est un gros frein à l'évolution vers un mode de vie métazoaïre, si on se base sur l'hypothèse assez raisonnable que celle ci a été permise sur Terre par la respiration oxygénique.

[mtheory]

La nouvelle version avec deux conclusions

https://www.futura-sciences.com/scie...nature-107620/

En résumé, rien ne prouve vraiment que K2-18 b soit une planète hycéanique. C'est possible, mais ça reste très spéculatif.

À ce stade, on ne devrait même pas commencer à évoquer la présence de sulfure de diméthyle...

[tezcatlipoca]

Bonjour,

Le JWST détecte de minuscules cristaux de quartz dans les nuages ​​​​d'une exoplanète géante de gaz chaud

https://www.nasa.gov/missions/webb/w...hot-gas-giant/

Des chercheurs utilisant le télescope spatial James Webb ont détecté des traces de nanocristaux de quartz dans les nuages ​​​​à haute altitude de WASP-17 b, une exoplanète chaude de Jupiter située à 1 300 années-lumière de la Terre. La détection, qui a été uniquement possible avec MIRI (Webb's Mid-Infrared Instrument), marque la première fois que des particules de silice (SiO 2 ) sont repérées dans l'atmosphère d'une exoplanète.

https://www.nasa.gov/wp-content/uplo...esize=1536,864

Illustration : Une représentation artistique montre à quoi pourrait ressembler l'exoplanète géante des gaz chauds WASP-17 b, sur la base d'observations effectuées par des télescopes au sol et dans l'espace, notamment les télescopes spatiaux Webb, Hubble et Spitzer de la NASA. L'atmosphère de WASP-17 b est composée principalement d'hydrogène et d'hélium, ainsi que de petites quantités de vapeur d'eau, de traces de dioxyde de carbone et quelques autres molécules. Les observations de lumière infrarouge de 5 à 12 microns de MIRI (Webb's Mid-Infrared Instrument) montrent que l'atmosphère de WASP-17 b contient également des nuages ​​​​constitués de nanocristaux de quartz (SiO2). NASA, ESA, CSA et R. Crawford (STScI)

«Nous étions enchantés!» nous confit David Grant, chercheur à l'Université de Bristol au Royaume-Uni et premier auteur d'un article publié aujourd'hui dans Astrophysical Journal Letters . "Nous savions grâce aux observations de Hubble qu'il devait y avoir des aérosols (minuscules particules constituant des nuages ​​ou de la brume) dans l'atmosphère de WASP-17 b, mais nous ne nous attendions pas à ce qu'ils soient constitués de quartz."

Les silicates (minéraux riches en silicium et en oxygène) constituent la majeure partie de la Terre et de la Lune ainsi que d'autres objets rocheux de notre système solaire, et sont extrêmement courants dans toute la galaxie. Mais les grains de silicate précédemment détectés dans l’atmosphère des exoplanètes et des naines brunes semblent être constitués de silicates riches en magnésium comme l’olivine et le pyroxène, et non uniquement de quartz, du SiO2 pur.

Les résultats de l'équipe scientifique, qui comprend également des chercheurs du centre de recherche Ames de la NASA et du Goddard Space Flight Center, donnent une nouvelle tournure à notre compréhension de la formation et de l'évolution des nuages ​​​​d'exoplanètes. "Nous nous attendions à voir des silicates de magnésium", déclare la co-auteure Hannah Wakeford, de l'Université de Bristol. "Mais ce que nous observons à la place sont probablement les éléments constitutifs de ces particules, de minuscules particules, des noyaux nécessaires pour former les plus gros grains de silicate que nous détections jusqu'alors dans les exoplanètes plus froides et les naines brunes."

Détecter des variations subtiles

Avec un volume plus de sept fois supérieur à celui de Jupiter et une masse inférieure à sa moitié, WASP-17 b est l'une des exoplanètes les plus volumineuses et les moins denses connues. Ceci, ajouté à sa courte période orbitale de seulement 3,7 jours terrestres, la rend idéale pour la spectroscopie par transmission : une technique qui consiste à mesurer les effets de filtrage et de diffusion de l'atmosphère d'une planète à travers la lumière de son étoile hôte.
Le Webb a observé le système WASP-17 pendant près de 10 heures, collectant plus de 1 275 mesures de luminosité en infrarouge moyen, de 5 à 12 microns, alors que la planète passait devant l'atmosphère de son étoile. En soustrayant la luminosité des longueurs d'onde individuelles de la lumière qui atteignaient le télescope lorsque la planète était devant l'étoile de celles de l'étoile elle-même, l'équipe a pu calculer la quantité de chaque longueur d'onde bloquée par l'atmosphère de WASP-17.

Ce qui est apparu était une augmentation de la courbe inattendue à 8,6 microns, caractéristique à laquelle on ne s'attendrait pas si les nuages ​​​​étaient constitués de silicates de magnésium ou d'autres aérosols envisagés à haute température comme l'oxyde d'aluminium, mais correspondant bien à des particules si elles sont constitués de quartz.

https://www.nasa.gov/wp-content/uplo...esize=1536,982

Un spectre de transmission de l'exoplanète géante de gaz chaud WASP-17 b capturé par l'instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope spatial James Webb les 12 et 13 mars 2023, révèle la première preuve de la présence de quartz (silice cristalline, SiO2) dans le nuages ​​d'une exoplanète. C’est la première fois que SiO2 est identifié dans une exoplanète, et la première fois qu’une espèce nuageuse spécifique est identifiée dans une exoplanète en transit.
NASA, ESA, CSA et R. Crawford (STScI) Sciences : Nikole Lewis (Université Cornell), David Grant (Université de Bristol), Hannah Wakeford (Université de Bristol)

Cristaux, nuages ​​et vents

Bien que ces cristaux aient probablement une forme similaire aux prismes hexagonaux pointus trouvés dans les musées et les magasins spécialisés, chacun ne mesure qu'environ 10 nanomètres de diamètre, soit un millionième de centimètre.

"Les données de Hubble ont en fait joué un rôle clé dans la limitation de la taille de ces particules", explique le co-auteur Nikole Lewis de l'Université Cornell, qui dirige le programme Webb d'observation en temps garanti (GTO) conçu pour aider à construire une vue tridimensionnelle d'une atmosphère telle que celle des Jupiter-chauds. "Nous savons qu'il y a de la silice grâce aux seules données MIRI du Webb, mais nous avions besoin des observations visibles et en proche infrarouge de Hubble afin de déterminer la taille des cristaux."

Contrairement aux particules minérales trouvées dans les nuages ​​sur Terre, les cristaux de quartz détectés dans les nuages ​​de WASP-17 b n'ont pas pour origine l'érosion d'une surface rocheuse. Au lieu de cela, ils proviennent de l’atmosphère elle-même. "WASP-17 b est extrêmement chaud (environ 1 500 degrés Celsius) et la pression à laquelle ils se forment dans l'atmosphère ne représente qu'un millième environ de celle que nous connaissons à la surface de la Terre", explique Grant. « Dans ces conditions, des cristaux solides peuvent se former directement à partir du gaz, sans passer par une phase liquide au préalable (comme sur notre planète). »

Comprendre de quoi sont constitués les nuages ​​est crucial pour comprendre ce type de monde dans son ensemble. Les Jupiters chauds comme WASP-17 b sont principalement constitués d'hydrogène et d'hélium, avec de petites quantités d'autres gaz comme la vapeur d'eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2). "Si nous considérons uniquement l'oxygène présent dans ces gaz et négligeons d'inclure tout l'oxygène enfermé dans des minéraux comme le quartz (SiO2), nous sous-estimerons considérablement son abondance totale", dit Wakeford. "Ces magnifiques cristaux de silice nous renseignent sur l'inventaire de différents matériaux et sur la manière dont ils s'assemblent pour façonner l'environnement de cette planète."

La quantité exacte de quartz et l’omniprésence des nuages ​​sont difficiles à déterminer. "Les nuages ​​sont probablement présents le long de la transition jour/nuit (le terminateur), qui est la région que nos observations sondent", déclare Grant. Étant donné que la rotation de la planète est bloquée par les forces de marées, avec un côté jour très chaud et un côté nuit plus froid, il est probable que les nuages ​​circulent autour de la planète, mais se vaporisent que lorsqu'ils atteignent le côté diurne, plus chaud. "Les vents pourraient déplacer ces minuscules particules vitreuses à des milliers de kilomètres par heure."

WASP-17 b est l'une des trois planètes ciblées par les recherches DREAMS (Deep Reconnaissance of Exoplanet Atmospheres) de l' équipe scientifique du JWST, qui sont conçues pour rassembler un ensemble complet d'observations pour un exemplaire de chaque classe principale d'exoplanètes : Jupiter chaud, Neptune chaud et planète rocheuse tempérée. Les observations MIRI du Jupiter chaud WASP-17 b ont été réalisées dans le cadre du programme GTO 1353 .

Et comme il se doit, l'article de Laurent Sasso sur Futura, qui traite de cela :

https://www.futura-sciences.com/scie...lanete-108427/

[tezcatlipoca]

Bonsoir,

Les observations du JWST confortent la principale théorie de formation planétaire

https://www.nasa.gov/missions/webb/n...net-formation/

Résumé en traduction automatique révisée

Les scientifiques utilisant le télescope spatial James Webb viennent de faire une découverte révolutionnaire en révélant comment les planètes sont créées. En observant la vapeur d'eau dans les disques protoplanétaires, Webb a confirmé un processus physique impliquant la façon dont les corps recouverts de glace des régions extérieures du disque dérivent vers la zone des planètes telluriques.

Les théories proposent depuis longtemps que les petits corps glacés se formant dans les régions froides et extérieures des disques protoplanétaires (même zone où les comètes proviennent de notre système solaire) seraient des éléments fondamentaux de la formation des planètes. La principale exigence de ces théories est que les cailloux dérivent vers l’étoile en raison de la friction dans le disque gazeux, délivrant à la fois des solides et de l’eau aux planètes.
Une prédiction fondamentale de cette théorie est que lorsque les cailloux glacés pénètrent dans la région la plus chaude de la « limite des neiges », ils devraient libérer de grandes quantités de vapeur d’eau à basse température. C’est exactement ce qu’a observé le JWST.

"Webb a finalement révélé le lien entre la vapeur d'eau dans le disque interne et la dérive de cailloux glacés depuis le disque externe", déclare l'investigateur principal Andrea Banzatti de l'Université d'État du Texas. « Cette découverte ouvre des perspectives passionnantes pour l’étude de la formation des planètes rocheuses avec le JWST ! »

"Dans le passé, nous avions cette image très statique de la formation des planètes, presque comme s'il existait des zones isolées à partir desquelles les planètes se formaient", explique Colette Salyk, membre de l'équipe du Vassar College de Poughkeepsie. « Nous avons désormais la preuve que ces zones peuvent interagir les unes avec les autres. C'est aussi quelque chose qui se serait produit dans notre système solaire.

Image : Disques formant des planètes

https://www.nasa.gov/wp-content/uplo...esize=1536,864

Ce concept d'artiste compare deux types de disques typiques formant des planètes autour de très jeunes étoiles semblables à ce que fût Soleil. À gauche se trouve un disque compact et à droite un disque étendu avec des divisions (séparations, absences apparentes de matière).
Les scientifiques utilisant Webb ont récemment étudié quatre disques protoplanétaires : deux compacts et deux étendus. Les chercheurs voulaient savoir si les disques compacts formant des planètes contiennent plus d’eau dans leurs régions internes que les disques étendus (avec divisions) formant des planètes. Cela se produirait si les petits corps recouverts de glace dans les disques compacts dérivaient plus efficacement vers les régions proches de l’étoile. Les recherches actuelles suggèrent que les planètes géants pourraient provoquer des anneaux de pression accrue, dans lesquels les petits corps ont tendance à s'accumuler. Au fur et à mesure que ceux-ci dérivent, chaque fois qu’ils subissent une augmentation de pression, ils ont tendance à s'accumuler dans ces zones. Ces pièges à pression n'arrêtent pas nécessairement la dérive des corps glacés, mais ils l'entravent. C’est ce qui semble se produire dans les grands disques comportant des anneaux et des espaces vides. NASA, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)

Exploiter la puissance du JWST

Les chercheurs ont utilisé MIRI (l'instrument infrarouge moyen) pour étudier quatre disques – deux compacts et deux étendus. On estime que ces quatre jeunes étoiles ont entre 2 et 3 millions d’années, ce qui est très peu à l'échelle cosmique.

Les deux disques compacts devraient subir une dérive efficace des cailloux, impliquant les petits corps à une distance équivalente à l'orbite de Neptune. En revanche, les disques étendus devraient voir leurs cailloux retenus dans plusieurs anneaux jusqu'à six fois l'orbite de Neptune.

L'équipe a choisi d'utiliser le MRS (spectromètre à moyenne résolution) de MIRI car il est sensible à la vapeur d'eau présente dans les disques.
Les résultats ont confirmé les attentes en révélant un excès d'eau froide dans les disques compacts, par rapport aux grands disques.

Image : Abondance en eau

https://www.nasa.gov/wp-content/uplo...size=1536,1096

Spectre d'émission – Abondance de l'eau : ce graphique compare les données spectrales de l'eau chaude et froide dans le disque GK Tau, qui est un disque compact sans anneaux, et dans le disque CI Tau étendu, qui comporte au moins trois anneaux sur des orbites différentes. L'équipe scientifique a utilisé le pouvoir de résolution sans précédent du MRS (spectromètre à moyenne résolution) de MIRI pour séparer les spectres en lignes individuelles qui sondent l'eau à différentes températures. Ces spectres, visibles dans le graphique du haut, révèlent clairement un excès d'eau froide dans le disque compact GK Tau, par rapport au grand disque CI Tau. Le graphique du bas montre les données d'eau froide en excès dans le disque compact GK Tau moins les données d'eau froide dans le disque CI Tau étendu. Les données réelles, en violet, sont superposées sur un spectre modèle d'eau froide. Notez à quel point ils s’alignent.
NASA, ESA, ASC, Leah Hustak (STScI)

Au fur et à mesure que les corps glacés dérivent, chaque fois qu’ils rencontrent une augmentation de pression, ils ont tendance à s’y accumuler.
Les recherches actuelles suggèrent que les grandes planètes pourraient provoquer des anneaux de pression accrue, dans lesquels les petits corps ont tendance à s'accumuler. Cela aurait également pu être une action de Jupiter dans notre système solaire, limitant l’apport d’eau vers nos petites planètes rocheuses et relativement pauvres en eau.

Lorsque les données sont arrivées, les résultats étaient déroutants pour l’équipe de recherche. "Pendant deux mois, nous sommes restés bloqués sur ces résultats préliminaires qui nous disaient que les disques compacts avaient de l'eau plus froide, alors que les grands disques avaient globalement de l'eau plus chaude", indique Banzatti. "Cela n'avait aucun sens, car nous avions sélectionné un échantillon d'étoiles ayant des températures très similaires."
Ce n'est que lorsque Banzatti a superposé les données des disques compacts sur celles des grands disques que la réponse est clairement apparue : les disques compacts contiennent de l'eau très froide juste à l'intérieur de la limite des neiges, environ dix fois plus près que l'orbite de Neptune.
"Maintenant, nous voyons enfin sans ambiguïté que c'est l'eau la plus froide qui est présente en excès", dit Banzatti. "C'est un résultat inédit, entièrement dû au pouvoir de résolution plus élevé du JWST!"

Image : Dérive de petits corps glacés

https://www.nasa.gov/wp-content/uplo...esize=1536,864

Ce graphique est une interprétation des données du MIRI, l'instrument infrarouge moyen, qui est sensible à la vapeur d'eau présente dans les disques protoplanétaires. Il montre la différence entre la dérive des corps glacés et la teneur en eau d'un disque compact par rapport à un disque étendu avec des anneaux et divisions. Dans le disque compact de gauche, alors que les corps recouverts de glace dérivent vers la région la plus proche de l'étoile, leur déplacement n'est pas contraint. Lorsqu’elles franchissent la limite des neiges, leur glace se transforme en vapeur et fournit une grande quantité d’eau pour enrichir les planètes intérieures rocheuses en formation. À droite se trouve un disque étendu avec des anneaux et des espaces vides. Alors que les cailloux recouverts de glace commencent leur voyage vers l’intérieur, nombre d’entre eux se retrouvent stoppés par les divisions et piégés dans les anneaux. Moins de cailloux glacés sont capables de traverser la ligne de neige pour acheminer l'eau vers la région interne du disque.
NASA, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)

Les résultats de l'équipe paraissent dans l'édition du 8 novembre de l'Astrophysical Journal Letters .

https://iopscience.iop.org/article/1...41-8213/acf5ec

[tezcatlipoca]

Bonjour,

Une équipe internationale de chercheurs a utilisé avec succès le télescope spatial James Webb pour cartographier la météo sur l'exoplanète géante à gaz chaud WASP-43 b.

https://science.nasa.gov/missions/we...ign=NASASocial

Des mesures précises de luminosité sur un large spectre de lumière infrarouge moyen, combinées à des modèles climatiques 3D et des observations antérieures provenant d'autres télescopes, suggèrent la présence de nuages ​​épais et hauts couvrant le côté nocturne, et d'un ciel dégagé du côté jour avec des vents équatoriaux hypersoniques mélangeant les gaz atmosphériques tout autour de la planète.


Ce résultat n'est que la dernière démonstration de la science exoplanétaire désormais possible grâce à l'extraordinaire capacité du Webb à mesurer les variations de température et à détecter les gaz atmosphériques à des milliards de kilomètres.

Image : Exoplanète géante à gaz chaud WASP-43 b (concept de l'artiste)

https://science.nasa.gov/wp-content/...280&format=web

« Jupiter chaud » verrouillé par les marées

WASP-43 b est une exoplanète de type « Jupiter chaud » : de taille similaire à Jupiter, composée principalement d'hydrogène et d'hélium, et beaucoup plus chaude que n'importe laquelle des planètes géantes de notre propre système solaire. Bien que son étoile soit plus petite et plus froide que le Soleil, WASP-43 b orbite à une distance de seulement 1,3 million de kilomètres, soit moins de 1/25 de la distance entre Mercure et notre Soleil.
Avec une orbite aussi étroite, la planète est verrouillée par les marées , avec un côté continuellement éclairé et l'autre dans l'obscurité permanente. Bien que le côté nocturne ne reçoive jamais de rayonnement direct de l’étoile, de forts vents d’est transportent la chaleur du côté jour.
Depuis sa découverte en 2011, WASP-43 b a été observé avec de nombreux télescopes, notamment les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, aujourd'hui à la retraite.

« Avec Hubble , nous avons pu voir clairement qu'il y avait de la vapeur d'eau du côté jour. Hubble et Spitzer ont tous deux permis d'envisager qu'il y ait des nuages ​​du côté nocturne », explique Taylor Bell, chercheur au Bay Area Environmental Research Institute et auteur principal d'une étude publiée aujourd'hui dans Nature Astronomy . "Mais nous avions besoin de mesures plus précises du Webb pour vraiment commencer à cartographier la température, la couverture nuageuse, les vents et la composition atmosphérique plus détaillée tout autour de cette planète."
Cartographier la température et en déduire la météo.

Bien que WASP-43 b soit trop petite, sombre et trop proche de son étoile pour qu'un télescope puisse la voir directement, sa courte période orbitale de seulement 19,5 heures la rend idéale pour la spectroscopie de courbe de phase , une technique qui consiste à mesurer de minuscules changements de luminosité de l'étoile lorsque la planète tourne autour de celle-ci.

Étant donné que la quantité de lumière infrarouge moyenne émise par un objet dépend en grande partie de sa chaleur, les données de luminosité captées par le JWST peuvent ensuite être utilisées pour calculer la température de la planète.

Image : Exoplanète géante à gaz chaud WASP-43 b (courbe de phase MIRI)

https://science.nasa.gov/wp-content/...80&format=webp

Cette courbe de phase prise par le spectromètre basse résolution MIRI du télescope spatial James Webb , montre l'évolution de la luminosité du système WASP-43 au fil du temps, à mesure que la planète tourne autour de son étoile. Le système apparaît plus brillant lorsque la face chaude de la planète fait face au télescope, juste avant et après son passage derrière l'étoile. Le système s’assombrit à mesure que la planète poursuit ses orbites et que le côté nocturne devient visible. Il s'éclaircit à nouveau après être passé devant l'étoile alors que le côté diurne réapparait. WASP-43 b est un Jupiter chaud situé à environ 280 années-lumière, dans la constellation du Sextans.
Crédits : Sciences : Taylor J. Bell (BAERI) ; Joanna Barstow (Université ouverte) ; Michael Roman (Université de Leicester) Conception graphique : NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

L'équipe a utilisé le MIRI (Mid-Infrared Instrument) du JWST pour mesurer la lumière du système WASP-43 toutes les 10 secondes pendant plus de 24 heures. "En observant sur une orbite entière, nous avons pu calculer la température des différents côtés de la planète pendant la rotation de la planète", nous dit Bell. "À partir de là, nous pouvions construire une carte approximative des températures de son atmosphère."

Les mesures montrent que le côté jour a une température moyenne de près de 1 250 degrés Celsius, suffisamment chaude pour faire fondre le fer. Pendant ce temps, la nuit est nettement plus fraîche à 600 degrés Celsius. Les données permettent également de localiser le point le plus chaud de la planète, qui est légèrement décalé vers l'est par rapport au point qui reçoit le plus de rayonnement stellaire, là où l'étoile est la plus haute dans le ciel. Ce changement se produit à cause des vents supersoniques, qui déplacent l’air chauffé vers l’est.

"Le fait que nous puissions cartographier la température de cette manière est un véritable témoignage de la sensibilité et de la stabilité du Webb", s'enthousiasme Michael Roman, co-auteur de l'Université de Leicester au Royaume-Uni.

Pour interpréter la carte, l’équipe a utilisé des modèles atmosphériques 3D complexes comme ceux utilisés pour comprendre la météo et le climat sur Terre. L’analyse montre que la partie nocturne est probablement recouverte d’une épaisse et haute couche de nuages ​​qui empêchent une partie de la lumière infrarouge de s’échapper vers l’espace. En conséquence, la nuit – bien que très chaude – semble plus sombre et plus fraîche qu’elle ne le serait s’il n’y avait pas de nuages.

Image : Exoplanète géante à gaz chaud WASP-43 b (Cartes de température)

https://science.nasa.gov/wp-content/...80&format=webp

Cette réprésentation montre la température de la face visible de l'exoplanète géante à gaz chaud WASP-43 b, lorsqu'elle orbite autour de son étoile. Le côté jour de la planète est visible juste avant et après son passage derrière l’étoile. Les températures ont été calculées sur la base de plus de 8 000 mesures de luminosité de lumière infrarouge moyenne de 5 à 12 microns détectées dans le système étoile-planète par MIRI (l'instrument infrarouge moyen) sur le télescope spatial James Webb. En général, plus un objet est chaud, plus il émet de lumière infrarouge moyenne.
Crédits : Sciences : Taylor J. Bell (BAERI) ; Joanna Barstow (Université ouverte) ; Michael Roman (Université de Leicester) Conception graphique : NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Animation : Exoplanète géante à gaz chaud WASP-43 b (Cartes de température)

https://science.nasa.gov/wp-content/...1fc29e62yr.mp4

Carte de température globale de l'exoplanète géante à gaz chaud WASP-43 b. Cette carte a été réalisée sur la base de la luminosité de la lumière infrarouge moyenne de 5 à 12 microns détectée depuis la planète par MIRI (l'instrument infrarouge moyen) sur le télescope spatial James Webb de la NASA. Bien que la planète soit beaucoup trop proche de la lumière aveuglante de son étoile pour la voir seule, il est possible de calculer sa luminosité en mesurant la luminosité du système étoile-planète dans son ensemble, puis en soustrayant la quantité de lumière provenant de l'étoile (mesurée lorsque la planète est derrière l'étoile). Le Webb a pu faire ses mesures de chaque côté de la planète en observant sur une orbite complète de 19,5 heures. La planète est verrouillée par les marées, ce qui signifie que sa vitesse de rotation est la même que sa période orbitale, de sorte que différents côtés se tournent vers nous lorsque la planète se déplace autour de l'étoile.

Méthane manquant et vents violents

Le large spectre de lumière infrarouge moyen capturé par le Webb a également permis de mesurer la quantité de vapeur d'eau (H 2 O) et de méthane (CH 4 ) autour de la planète. "Le JWST nous a donné l'opportunité de déterminer exactement quelles molécules nous observons et de fixer certaines limites à leur abondance", déclare Joanna Barstow, co-auteur de l'Open University au Royaume-Uni.

Les spectres montrent des signes clairs de vapeur d'eau du côté nocturne ainsi que du côté jour de la planète, fournissant des informations supplémentaires sur l'épaisseur des nuages ​​et leur hauteur dans l'atmosphère.

Étonnamment, les données montrent également un manque évident de méthane partout dans l’atmosphère. Bien que le côté jour soit trop chaud pour que le méthane existe (la majeure partie du carbone devrait être sous forme de monoxyde de carbone), le méthane devrait être stable et détectable du côté nocturne.

"Le fait que nous ne voyons pas de méthane nous indique que WASP-43b doit avoir des vitesses de vent atteignant environ 7000 km par heure", annonce Barstow. "Si les vents déplacent le gaz du côté jour vers le côté nuit et inversement assez rapidement, il n'y a pas assez de temps pour que les réactions chimiques attendues produisent des quantités détectables de méthane du côté nocturne."

L'équipe pense qu'en raison de ce mélange provoqué par le vent, la chimie atmosphérique est la même sur toute la planète, ce qui n'était pas évident lors de travaux antérieurs avec Hubble et Spitzer.

L' observation MIRI de WASP-43 b a été réalisée dans le cadre des programmes Webb Early Release Science , qui fournissent aux chercheurs un vaste ensemble de données robustes et en libre accès pour étudier un large éventail de phénomènes cosmiques. Le télescope spatial James Webb est le premier observatoire scientifique spatial au monde. Il résout les mystères de notre système solaire, regarde au-delà des mondes lointains autour d'autres étoiles et sonde les structures et origines mystérieuses de notre univers et la place que nous y occupons. Le JWST est un programme international dirigé par la NASA avec ses partenaires, l'ESA (Agence spatiale européenne) et l'Agence spatiale canadienne.