Cette vue d'artiste montre à quoi pourrait ressembler l'exoplanète géante gazeuse chaude WASP-43 b. WASP-43 b est une planète de la taille de Jupiter qui tourne autour d'une étoile située à environ 280 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Sextans. La planète orbite à une distance d'environ 1,3 million de miles (0,014 unité astronomique, ou UA), effectuant un tour complet en environ 19,5 heures. Étant si proche de son étoile, WASP-43 b est probablement verrouillée par les marées : sa vitesse de rotation et sa période orbitale sont les mêmes, de sorte qu'un côté fait face à l'étoile à tout moment.
Les mesures de température basées sur la quantité de lumière infrarouge moyenne de 5 à 12 microns émise par la planète montrent que la face nocturne est probablement recouverte de nuages épais et élevés. Les mesures spectroscopiques indiquent la présence de vapeur d'eau à la fois sur la face diurne et sur la face nocturne. Mais comme il fait trop chaud pour que de l'eau liquide existe, les nuages sont probablement constitués de minuscules grains minéraux plutôt que de gouttelettes d'eau. Une surprenante absence de méthane sur la face nocturne suggère que de forts vents d'est mélangent les gaz atmosphériques autour de la planète. Cette illustration est basée sur de nouvelles données recueillies par l'instrument infrarouge moyen de Webb (MIRI) ainsi que sur des observations antérieures d'autres télescopes terrestres et spatiaux, dont Hubble et Spitzer. Webb n'a pris aucune image de la planète. Crédit : NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Les scientifiques ont utilisé le télescope James Webb pour étudier WASP-43b, découvrant des nuages à haute altitude et de grandes différences de température entre ses faces diurne et nocturne. Leurs découvertes apportent un éclairage sur le climat extrême de la planète et sur la dynamique atmosphérique.
Jasmina Blecic, chercheuse scientifique à l'Université de New York à Abu Dhabi, ainsi que le professeur associé Ian Dobbs-Dixon du Centre d'astrophysique et de sciences spatiales (CASS) et le Télescope spatial James Webb L'équipe JTEC-ERS (Transiting Exoplanet Early Release Science) a utilisé NASALe télescope James Webb va révéler de nouveaux détails sur l'atmosphère d'un géant exoplanètede taille similaire à JupiterCela comprend des observations révolutionnaires des nuages chargés de poussière de la planète.
Dans une étude récemment publiée dans Astronomie de la natureles chercheurs détaillent comment ils ont testé les capacités inégalées de l'instrument infrarouge moyen de Webb (MIRI) et observé l'orbite entière de WASP-43b, une exoplanète géante remplie de gaz. Ces observations de « courbes de phase », réalisées pendant l'année inaugurale de Webb, ont révélé la distribution de température sur l'ensemble de la planète et ont fait la lumière sur le climat planétaire. Les chercheurs ont découvert des nuages épais et une absence surprenante de méthane sur la face nocturne de la planète, ainsi qu'une présence d'eau omniprésente dans toute son atmosphère. C'est la première fois que des nuages ont été déduits sur la face nocturne de la planète ; ils ont été trouvés à des altitudes beaucoup plus élevées dans l'atmosphère planétaire par rapport aux nuages typiques observés sur Terre.
Caractéristiques et orbite des planètes
WASP-43b partage une taille et une masse comparables à celles de Jupiter, mais ses caractéristiques planétaires divergent considérablement. Son étoile hôte, WASP-43A, est beaucoup plus froide et plus rouge que notre Soleil et se trouve à environ 86 années-lumière de la Terre. WASP-43b orbite très près de son étoile, ce qui fait que son année ne dure que 19,5 heures. Cette proximité fait que la rotation de la planète se synchronise avec son orbite, avec un côté toujours tourné vers l'étoile, similaire au verrouillage des marées observé avec notre lune. En conséquence, la moitié de la planète (côté jour) est éclairée en permanence et très chaude, tandis que l'autre moitié (côté nuit) est en permanence dans l'ombre et beaucoup plus froide.
« Nous avons observé cette planète en orbite autour de son étoile à l’aide d’un spectromètre infrarouge afin d’étudier la lumière qui émerge des différentes régions de son atmosphère », a expliqué Blecic. « Cela nous a permis de distinguer les températures diurnes et nocturnes, et d’identifier la présence de nuages et de diverses molécules. Différents composés chimiques espèces « Les astéroïdes absorbent la lumière à différentes longueurs d'onde dans l'infrarouge. En combinant ce fait avec les observations de l'orbite entière, nous avons pu contraindre la composition chimique, la couverture nuageuse et la redistribution de la chaleur dans toute l'atmosphère et tirer des conclusions sur le climat de la planète. »
L'équipe a découvert que la face diurne de WASP-43b, éclairée en permanence, était aussi chaude que 1 250 °C (2 285 °F), tandis que la face nocturne de la planète, bien que constamment dans l'ombre, était toujours très chaude (1 115 °F (1 115 °F).
Climat extrême et dynamique atmosphérique
« L’absence de lumière directe du soleil sur la face nocturne de la planète provoque des différences de température importantes entre les faces diurne et nocturne, ce qui favorise la formation de vents exceptionnellement forts », explique Dobbs-Dixon, expert en modèles atmosphériques tridimensionnels et en redistribution de la chaleur des atmosphères exoplanétaires. « Alors que les vents sur Terre se forment de manière similaire en raison des variations de température, la proximité de WASP-43b avec son étoile hôte entraîne des différences de température beaucoup plus extrêmes. Cela a produit des vents de plusieurs milliers de kilomètres par heure, dépassant de loin ceux sur Terre, essentiels à la distribution de la chaleur et au façonnement du climat planétaire global. »
En outre, la comparaison de la carte des températures de la planète avec des modèles atmosphériques 3D complexes a montré que ce contraste de température est plus fort que prévu pour une atmosphère sans nuages. Cela suggère que la face nocturne de la planète est enveloppée d'une épaisse couche de nuages qui bloque une grande partie du rayonnement infrarouge qui serait autrement observé. Contrairement aux nuages d'eau de la Terre, les nuages de cette planète extrêmement chaude ressemblent à de la poussière et sont composés de roches et de minéraux.
Étonnamment, malgré cette épaisse couche de nuages, l'équipe JTEC-ERS a également détecté des signaux clairs de présence d'eau sur la face cachée de la planète. Cela leur a permis de déterminer, pour la première fois, la hauteur et l'épaisseur des nuages, dévoilant leur altitude et leur densité inhabituelles par rapport aux nuages de la Terre. Les chercheurs ont également détecté un mélange provoqué par le vent, appelé « déséquilibre chimique », qui transporte rapidement le gaz dans toute l'atmosphère de la planète et entraîne une chimie atmosphérique uniforme.
