Le télescope spatial Webb résout un cas rare d’exoplanète gonflée

-
Vue d’artiste de ce à quoi pourrait ressembler l’exoplanète chaude Neptune WASP-107 b, basée sur les données récentes collectées par le télescope spatial James Webb de la NASA ainsi que sur les observations précédentes du télescope spatial Hubble de la NASA et d’autres observatoires. Les observations suggèrent que la planète possède un noyau relativement grand entouré d’une masse relativement petite d’hydrogène et d’hélium gazeux, qui a gonflé en raison du réchauffement de son intérieur par les marées. Crédits : NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Francisco Martin Léon

Francisco Martin Léon 21/05/2024 12h00 9 minutes

Comme le rapporte le NASA en espagnolles données collectées à l’aide du Télescope spatial James Webb Les données de la NASA, combinées aux observations antérieures du télescope spatial Hubble de la NASA, montrent étonnamment peu de méthane (CH4) dans l’atmosphère de la planète, ce qui indique que l’intérieur de GUÊPE-107 b Il doit être nettement plus chaud et le noyau beaucoup plus massif que prévu précédemment.

Le télescope spatial James Webb détecte une nouvelle classe de planètes lointaines et mystérieuses « flottantes »

Le télescope spatial James Webb détecte une nouvelle classe de planètes lointaines et mystérieuses « flottantes »

Se croit que température étonnamment élevée C’est le résultat du réchauffement des marées provoqué par l’orbite légèrement non circulaire de la planète, et peut expliquer comment WASP-107 b peut devenir si gonflé sans recourir à des théories extrêmes sur la façon dont il s’est formé.

Les résultats, rendus possibles par l’extraordinaire sensibilité et la capacité de Webb à mesurer la lumière traversant l’atmosphère des exoplanètes, pourraient expliquer le gonflement de dizaines d’exoplanètes de faible densité, aidant ainsi à résoudre un mystère de longue date dans la science des exoplanètes.

Le problème avec WASP-107b

Avec plus des trois quarts du volume de Jupiter mais moins du dixième de sa masse, L’exoplanète WASP-107 b, « Neptune chaude », est l’une des planètes les moins denses connues. Bien que les planètes gonflées ne soient pas rares, la plupart sont plus chaudes et plus massives et donc plus faciles à expliquer.

Sur la base de son rayon, de sa masse, de son âge et de sa température interne supposée, nous pensons que WASP-107 b possédait un très petit noyau rocheux entouré d’une énorme masse d’hydrogène et d’hélium.“il expliqua Luis Welbanks de l’Arizona State University (ASU), auteur principal d’un article publié aujourd’hui dans Nature. “Mais il était difficile de comprendre comment un si petit noyau pouvait absorber autant de gaz et ne pas ensuite devenir une planète de la masse de Jupiter.“.

Si WASP-107 b avait plus de masse dans le noyau, l’atmosphère aurait dû rétrécir à mesure que la planète s’est refroidie au fil du temps depuis sa formation. Sans source de chaleur pour dilater à nouveau le gaz, la planète serait beaucoup plus petite. Même si WASP-107 b a une distance orbitale d’un peu plus de 8 millions de kilomètres (un septième de la distance entre Mercure et le Soleil), ne reçoit pas assez d’énergie de son étoile être si gonflé.

WASP-107 b est une cible très intéressante pour Webb car sa masse est nettement plus froide et plus proche de celle de Neptune que la plupart des autres planètes de faible densité, les Jupiters chauds, que nous avons étudiés.“, dit David Chanter de l’Université Johns Hopkins (JHU), auteur principal d’une étude parallèle également publiée aujourd’hui dans Nature. “En conséquence, nous devrions être capables de détecter le méthane et d’autres molécules susceptibles de nous fournir des informations sur leur chimie interne et leur dynamique que nous ne pouvons pas obtenir d’une planète plus chaude.“.

Un grand nombre de molécules auparavant indétectables

Le rayon géant de WASP-107 b, son atmosphère étendue et son orbite périphérique le rendent idéal pour la spectroscopie par transmission, une méthode utilisée pour identifier les différents gaz présents dans l’atmosphère d’une exoplanète en fonction de la manière dont ils affectent la lumière des étoiles.

e87db90aaa.jpg
Ce spectre de transmission, capturé avec le spectromètre d’objets brillants NIRSpec (spectographe infrarouge proche) de Webb, montre les quantités de différentes longueurs d’onde (couleurs) de lumière stellaire proche infrarouge bloquées par l’atmosphère de l’exoplanète géante gazeuse WASP-107 b. Le spectre montre clairement la présence d’eau (H2O), de dioxyde de carbone (CO2), de monoxyde de carbone (CO), de méthane (CH4) et de dioxyde de soufre (SO2) dans l’atmosphère de la planète, permettant aux chercheurs d’estimer la température interne et la masse de ses particules. cœur. Crédits : Illustration : NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) Science : D. Sing (JHU) et l’équipe des exoplanètes en transit NIRSpec GTO

En combinant les observations de la NIRCam de Webb (caméra proche infrarouge), du MIRI de Webb (instrument infrarouge moyen) et de la WFC3 (Wide Field Camera 3) de Hubble, l’équipe de Welbanks a pu construire un large spectre de lumière absorbée de 0,8 à 12,2 microns. à travers l’atmosphère de WASP-107 b. À l’aide du NIRSpec (spectrographe proche infrarouge) de Webb, l’équipe de Sing a construit un spectre indépendant s’étendant de 2,7 à 5,2 microns.

La précision des données permet non seulement de détecter, mais aussi de mesurer l’abondance d’un grand nombre de molécules, dont la vapeur d’eau (H2O), le méthane (CH4), le dioxyde de carbone (CO2), le monoxyde de carbone (CO), le soufre. dioxyde de carbone (SO2) et ammoniac (NH3).

Gaz turbulent, intérieur chaud et noyau massif

Les deux spectres montrent un manque surprenant de méthane dans l’atmosphère de WASP-107 b : un millième de la quantité attendue sur la base de la température supposée.

Cela prouve que les gaz chauds provenant des profondeurs de la planète doivent se mélanger vigoureusement aux couches plus froides situées au-dessus.” Sing a expliqué. “Le méthane est instable à haute température. Le fait que nous en ayons détecté si peu, même si nous avons détecté d’autres molécules contenant du carbone, nous indique que l’intérieur de la planète doit être beaucoup plus chaud que nous le pensions.».

Une source probable d’énergie interne WASP-107 b supplémentaire est le réchauffement des marées causé par son orbite légèrement elliptiqueà. Étant donné que la distance entre l’étoile et la planète change continuellement au cours de l’orbite de 5,7 jours, l’attraction gravitationnelle change également, étirant la planète et la réchauffant.

Les chercheurs avaient précédemment proposé que le réchauffement des marées pourrait être la cause du gonflement de WASP-107 b, mais jusqu’à ce que les résultats de Webb arrivent, il n’y avait aucune preuve.

Une fois qu’elles ont établi que la planète dispose de suffisamment de chaleur interne pour bouleverser complètement l’atmosphère, les équipes ont réalisé que les spectres pourraient également fournir une nouvelle façon d’estimer la taille du noyau.

Si nous savons combien d’énergie il y a sur la planète et quelle proportion de la planète est constituée d’éléments plus lourds comme le carbone, l’azote, l’oxygène et le soufre, par rapport à la quantité d’hydrogène et d’hélium, nous pouvons calculer la masse qu’il doit y avoir. sur le noyau de la planète.“il expliqua Daniel Thorngren de JHU.

Il s’avère que le noyau est au moins deux fois plus massif que prévu initialement, ce qui est plus logique en termes de formation des planètes.

Dans l’ensemble, WASP-107 b n’est pas aussi mystérieux qu’il y paraît.

Cet article a été publié dans Actualités le 21 mai 2024 par Francisco Martín León

-

PREV “Il n’y a pas eu d’explosion de gaz naturel qui a touché Thalia” : Engie
NEXT Scandale : des députés ont été attaqués au gaz poivré par la police alors qu’ils tentaient d’entrer au Congrès