Le télescope spatial James Webb a pris une image directe d'Epsilon Indi Ab, une exoplanète froide semblable à Jupiter, située à 12 années-lumière de la Terre. Cette découverte est cruciale car elle nous donne un aperçu des propriétés atmosphériques d'une planète plus froide que la plupart des exoplanètes connues et nous aide à affiner notre compréhension des systèmes planétaires au-delà du nôtre. (Concept d'artiste.) Crédit : Issues.fr.com
Epsilon Indi Ab est plus froide que toute autre planète imagée au-delà de notre système solaire.
Si les astronomes extraterrestres dans un système stellaire proche avaient un télescope comme NASA's Télescope spatial James Webbet ils l'ont pointé vers notre système solaire, puis Jupiter pourrait ressembler beaucoup à cette nouvelle image Webb de la exoplanète Epsilon Indi Ab. C'est l'une des exoplanètes les plus froides à avoir été détectée directement, avec une température estimée à 35 degrés Fahrenheit (2 degrés Celsius). Epsilon Indi Ab n'est que d'environ 180 degrés Fahrenheit (100 degrés Celsius) plus chaud que les géantes gazeuses de notre système solaire. Avec autant d'exoplanètes connues qui ne ressemblent en rien aux planètes de notre système solaire, Epsilon Indi Ab offre aux astronomes une rare opportunité d'étudier la composition atmosphérique des véritables analogues du système solaire.
Cette image de l'exoplanète géante gazeuse Epsilon Indi Ab a été prise avec le coronographe du télescope spatial James Webb de la NASA MIRI (Mid-Infrared Instrument). Un symbole en forme d'étoile indique l'emplacement de l'étoile hôte Epsilon Indi A, dont la lumière a été bloquée par le coronographe, ce qui a donné naissance au cercle noir marqué d'une ligne blanche en pointillés. Epsilon Indi Ab est l'une des exoplanètes les plus froides jamais photographiées directement. La lumière à 10,6 microns a été affectée de la couleur bleue, tandis que la lumière à 15,5 microns a été affectée de la couleur orange. MIRI n'a pas permis de distinguer la planète, qui est une source ponctuelle. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI, Elisabeth Matthews (MPIA)
Le télescope spatial Webb photographie une exoplanète froide située à 12 années-lumière
Une équipe internationale d'astronomes utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA a obtenu une image directe d'une exoplanète située à environ 12 années-lumière de la Terre. Cette planète, Epsilon Indi Ab, est l'une des exoplanètes les plus froides observées à ce jour.
La planète a une masse plusieurs fois supérieure à celle de Jupiter et orbite autour de l'étoile de type K Epsilon Indi A (Eps Ind A), qui a à peu près le même âge que notre Soleil, mais qui est légèrement plus froide. L'équipe a observé Epsilon Indi Ab à l'aide du coronographe de Webb MIRI (Instrument infrarouge moyen). Seules quelques dizaines d'exoplanètes ont été directement photographiées jusqu'à présent par des observatoires spatiaux et terrestres.
« Nos observations précédentes de ce système étaient des mesures indirectes de l'étoile, ce qui nous a permis de voir à l'avance qu'il y avait probablement une planète géante dans ce système qui tirait sur l'étoile », a déclaré Caroline Morley, membre de l'équipe de l'Université du Texas à Austin. « C'est pourquoi notre équipe a choisi ce système pour l'observer en premier avec Webb. »
« Cette découverte est passionnante car la planète est assez similaire à Jupiter : elle est un peu plus chaude et plus massive, mais elle est plus similaire à Jupiter que toute autre planète qui a été photographiée jusqu'à présent », a ajouté l'auteur principal Elisabeth Matthews de l'Institut Max Planck d'astronomie en Allemagne.
Depuis son lancement en 2021, le télescope spatial James Webb scrute les premiers instants de l'univers grâce à ses capacités infrarouges avancées et à son grand miroir. Il fournit des informations détaillées sur les galaxies, les étoiles et les exoplanètes, améliorant considérablement notre compréhension cosmique. Crédit : NASA
Une analogie avec le système solaire
Les exoplanètes déjà photographiées sont généralement les plus jeunes et les plus chaudes, celles qui dégagent encore une grande partie de l'énergie de leur formation. À mesure que les planètes se refroidissent et se contractent au cours de leur vie, elles deviennent nettement plus faibles et donc plus difficiles à photographier.
« Les planètes froides sont très faibles et la plupart de leurs émissions se situent dans l’infrarouge moyen », explique Matthews. « Webb est parfaitement adapté pour réaliser des images dans l’infrarouge moyen, ce qui est extrêmement difficile à réaliser depuis le sol. Nous avions également besoin d’une bonne résolution spatiale pour séparer la planète et l’étoile dans nos images, et le grand miroir Webb est extrêmement utile à cet égard. »
Epsilon Indi Ab est l'une des exoplanètes les plus froides à avoir été détectée directement, avec une température estimée à 2 degrés Celsius, soit plus froide que toute autre planète photographiée au-delà de notre système solaire et plus froide que toutes les naines brunes flottantes à l'exception d'une seule. La planète n'est que d'environ 100 degrés Celsius plus chaude que les géantes gazeuses de notre système solaire. Cela offre aux astronomes une occasion rare d'étudier la composition atmosphérique de véritables analogues du système solaire.
« Les astronomes imaginent des planètes dans ce système depuis des décennies ; des planètes fictives en orbite autour d'Epsilon Indi ont été le théâtre d'épisodes de Star Trek, de romans et de jeux vidéo comme Halo », a ajouté Morley. « C'est passionnant de voir une planète là-bas et de commencer à mesurer ses propriétés. »
Pas tout à fait comme prévu
Epsilon Indi Ab est la douzième exoplanète la plus proche de la Terre connue à ce jour et la planète la plus proche, plus massive que Jupiter. L'équipe scientifique a choisi d'étudier Eps Ind A parce que le système présentait des indices d'un éventuel corps planétaire en utilisant une technique appelée vitesse radiale, qui mesure les oscillations de l'étoile hôte dans les deux sens le long de notre ligne de visée.
« Nous nous attendions à obtenir une image d’une planète dans ce système, car il y avait des indications de vitesse radiale de sa présence, mais la planète que nous avons trouvée n’est pas celle que nous avions prédite », a expliqué Matthews. « Elle est environ deux fois plus massive, un peu plus éloignée de son étoile et a une orbite différente de celle que nous attendions. La cause de cet écart reste une question ouverte. L’atmosphère de la planète semble également être un peu différente des prédictions du modèle. Jusqu’à présent, nous n’avons que quelques mesures photométriques de l’atmosphère, ce qui signifie qu’il est difficile de tirer des conclusions, mais la planète est plus faible que prévu à des longueurs d’onde plus courtes. »
L'équipe pense que cela pourrait signifier que l'atmosphère de la planète contient une quantité importante de méthane, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone qui absorbent les longueurs d'onde les plus courtes de la lumière. Cela pourrait également suggérer une atmosphère très nuageuse.
L’imagerie directe des exoplanètes est particulièrement utile pour la caractérisation. Les scientifiques peuvent recueillir directement la lumière de la planète observée et comparer sa luminosité à différentes longueurs d’onde. Jusqu’à présent, l’équipe scientifique n’a détecté Epsilon Indi Ab qu’à quelques longueurs d’onde, mais elle espère revisiter la planète avec Webb pour effectuer des observations photométriques et spectroscopiques à l’avenir. Elle espère également détecter d’autres planètes similaires avec Webb pour découvrir d’éventuelles tendances concernant leurs atmosphères et la façon dont ces objets se forment.
Nancy Grace, la future vedette de la NASA Télescope spatial romain utilisera un coronographe pour démontrer la technologie d’imagerie directe en photographiant des mondes semblables à Jupiter en orbite autour d’étoiles semblables au Soleil, ce qui n’a jamais été fait auparavant. Ces résultats ouvriront la voie à de futures missions visant à étudier des mondes encore plus semblables à la Terre.
Ces résultats ont été obtenus avec le programme Webb's Cycle 1 General Observer 2243 et ont été publiés dans la revue Nature.
Pour en savoir plus sur cette découverte, consultez l'article Super-Jupiter Breakthrough du JWST : l'exoplanète la plus ancienne et la plus froide jamais imagée.
Le télescope spatial James Webb (JWST), lancé le 25 décembre 2021, représente un bond en avant monumental dans les capacités astronomiques. En tant que successeur du Le télescope spatial HubbleLe JWST est conçu pour observer l'univers principalement dans le spectre infrarouge, ce qui lui permet de scruter la poussière cosmique et d'observer les premiers instants de l'univers. Son grand miroir primaire segmenté, d'une portée de 6,5 mètres, et sa suite avancée d'instruments scientifiques permettent au télescope de capturer des images extraordinairement détaillées de galaxies lointaines, de nébuleuses à formation d'étoiles et d'exoplanètes, offrant ainsi des informations sans précédent sur les origines des étoiles, des systèmes planétaires et de l'univers lui-même. Le JWST est un projet collaboratif impliquant la NASA, l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale américaine (AIEA). Agence spatiale européenne (ESA) et l’Agence spatiale canadienne (ASC), et devrait transformer fondamentalement notre compréhension du cosmos.
