Une équipe de chercheurs internationaux, dont le Dr Jake Taylor, du Département de physique de l'Université d'Oxford, a utilisé le télescope spatial James Webb (JWST) pour explorer l'atmosphère exotique du LTT 9779 B, une rare « ultra-hot neptune ». Les résultats sont publiés le 25 février dans Astronomie naturelle.
L'étude offre de nouvelles perspectives sur les modèles météorologiques extrêmes et les propriétés atmosphériques de cette fascinante Exoplanet, LTT 9779 B, qui réside dans le soi-disant désert de Neptune, une catégorie de planètes où peu de gens sont connues. Alors que les planètes géantes en orbite autour de leurs étoiles hôtes – souvent appelées Jupiters Hot, sont généralement détectées en utilisant des méthodes de recherche actuelles d'exoplanet, des népunes ultra-chauds comme le LTT 9779 B restent remarquablement rares.
« Trouver une planète de cette taille si proche de son star hôte, c'est comme trouver une boule de neige qui n'a pas fondu dans un incendie », a déclaré Louis-Philippe Coulombe, étudiante diplômée de la Trottier pour la recherche sur les exoplanètes (IREX) de l'Université de Montréal a mené l'étude. « Cela témoigne de la diversité des systèmes planétaires et offre une fenêtre sur la façon dont les planètes évoluent dans des conditions extrêmes. »
Un laboratoire unique pour les conditions extraterrestres
En orbite autour de son étoile hôte en moins d'une journée, le LTT 9779 B est soumis à des températures brûlantes atteignant près de 2 000 ° C sur son bord de jours. La planète est verrouillée à la marée (similaire à la lune de la Terre), ce qui signifie qu'un côté fait constamment face à son étoile tandis que l'autre reste dans l'obscurité perpétuelle.
Malgré de tels extrêmes, l'équipe a découvert que le bord de la planète héberge des nuages réfléchissants sur son hémisphère occidental plus frais, créant un contraste frappant avec le côté oriental plus chaud. « Cette planète fournit un laboratoire unique pour comprendre comment les nuages et le transport de la chaleur interagissent dans les atmosphères des mondes très irradiés », explique Coulombe.
Le Dr Taylor de l'Université d'Oxford a travaillé aux côtés de Coulombe dans l'analyse des données. La paire avait précédemment effectué une analyse atmosphérique initiale du spectre de la planète, dont les résultats ont été publiés dans Les lettres de journal astrrophysique En 2024: « Notre étude originale du spectre de transmission a fait allusion à la nécessité de nuages à haute altitude pour expliquer les observations; notre dernière étude confirme l'existence de ces nuages », explique-t-il.
L'analyse de l'équipe, réalisée à l'aide de JWST dans le cadre du programme d'observation de temps soigné (exploration Niriss de la diversité atmosphérique des exoplanètes en transit), a découvert une asymétrie dans la réflectivité à voile quotidienne de la planète. L'équipe a proposé que la distribution inégale de la chaleur et des nuages soit entraînée par des vents puissants qui transportent la chaleur autour de la planète. Ces résultats aident à affiner les modèles décrivant comment la chaleur est transportée à travers une planète et une formation de nuages dans les atmosphères d'exoplanet, aidant à combler l'écart entre la théorie et l'observation.
Cartographier l'atmosphère d'un neptune ultra-chaud
L'équipe de recherche a étudié l'atmosphère en détail en analysant à la fois la chaleur émise par la planète et la lumière qu'elle reflète de son étoile. Pour créer une image plus claire, ils ont observé la planète à plusieurs positions dans son orbite et analysé ses propriétés à chaque phase individuellement. Ils ont découvert des nuages en matériaux comme les minéraux de silicate, qui se forment sur le côté ouest légèrement plus frais du bord de la planète. Ces nuages réfléchissants aident à expliquer pourquoi cette planète est si brillante aux longueurs d'onde visibles, rebondissant une grande partie de la lumière de l'étoile.
En combinant cette lumière réfléchie avec des émissions de chaleur, l'équipe a pu créer un modèle détaillé de l'atmosphère de la planète. Leurs résultats révèlent un équilibre délicat entre une chaleur intense de l'étoile et la capacité de la planète à redistribuer l'énergie. L'étude a également détecté la vapeur d'eau dans l'atmosphère, fournissant des indices importants sur la composition de la planète et les processus qui régissent son environnement extrême.
« En modélisant l'atmosphère de LTT 9779 B en détail, nous commençons à déverrouiller les processus à l'origine de ses conditions météorologiques extraterrestres », explique le professeur Björn Benneke, co-auteur de l'étude et conseiller de recherche de Coulombe.
Implications pour la science des exoplanet
Ce système planétaire rare continue de remettre en question la compréhension des scientifiques de la façon dont les planètes se forment, migrent et perdurent face aux forces stellaires implacables. Les nuages réfléchissants de la planète et la métallicité élevée peuvent éclairer comment les atmosphères évoluent dans des environnements extrêmes. Le LTT 9779 B est un laboratoire remarquable pour explorer ces questions, offrant un aperçu des processus plus larges qui façonnent l'architecture des systèmes planétaires à travers la galaxie.
« Ces résultats nous donnent un nouvel objectif pour comprendre la dynamique atmosphérique sur les petits géants du gaz », explique Coulombe. « Ce n'est que le début de ce que JWST révèlera sur ces mondes fascinants. »
D'autres instruments sont également utilisés pour étudier de manière approfondie ces rares systèmes planétaires: « Nous n'avons pas encore fini de reconstituer les informations sur cette planète », conclut le Dr Taylor. « Nous utilisons actuellement des observations du télescope spatial Hubble et du très grand télescope pour étudier la structure des nuages de jours plus en détail pour en savoir autant que possible. »
