L'exoplanète tempérée LHS 1140 b pourrait être un monde entièrement recouvert de glace (à gauche), semblable à Europe, la lune de Jupiter, ou un monde de glace avec un océan liquide sous-stellaire et une atmosphère nuageuse (au centre). LHS 1140 b fait 1,7 fois la taille de notre planète Terre (à droite) et est l'exoplanète de zone habitable la plus prometteuse jamais découverte dans le cadre de la recherche d'eau liquide au-delà du système solaire. Crédit : Benoit Gougeon, Université de Montréal
Les chercheurs ont utilisé des données provenant de plusieurs télescopes spatiaux, dont le Télescope spatial James Webb (JWST), pour étudier la exoplanète LHS 1140 b, située à 48 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Baleine, est une exoplanète en orbite autour d'une naine rouge. Elle se situe dans la zone habitable et présente des signes d'atmosphère potentiellement riche en azote et d'une composition riche en eau, qui pourrait inclure un océan d'eau liquide. Cela fait de LHS 1140 b l'un des candidats les plus prometteurs pour de futures études d'habitabilité.
Des astronomes découvrent un monde de glace surprenant dans la zone habitable grâce aux données du télescope Webb
Des scientifiques ont identifié une exoplanète tempérée comme une super-Terre prometteuse, composée de glace ou d'eau. Dirigée par l'Université de Montréal, l'équipe de recherche comprend un astronome de l'Université du Michigan.
Les résultats montrent que l'exoplanète de la zone habitable, LHS 1140 b, n'est probablement pas une mini-Neptuneune petite exoplanète dite géante gazeuse (une grosse planète composée principalement de gaz) dotée d'une épaisse atmosphère riche en hydrogène. La planète, située à environ 48 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Baleine, apparaît comme l'une des exoplanètes les plus prometteuses connues pour devenir une zone habitable, abritant potentiellement une atmosphère et même un océan d'eau liquide.
Les données du télescope spatial James Webb ont été collectées en décembre 2023 et ajoutées aux données précédentes d'autres télescopes spatiaux Spitzer, Hubble et TESS pour consolider ce résultat, accepté pour publication dans Le Lettres de revues astrophysiques cette semaine.
« C’est la première fois que nous observons un indice d’atmosphère sur une exoplanète habitable, rocheuse ou riche en glace. La détection d’atmosphères sur de petits mondes rocheux est un objectif majeur du JWST, mais ces signaux sont beaucoup plus difficiles à voir que pour les atmosphères de planètes géantes », a déclaré Ryan MacDonald, NASA Sagan Fellow du département d'astronomie de l'Université du Michigan, qui a joué un rôle clé dans l'analyse de l'atmosphère de LHS 1140 b. « LHS 1140 b est l'une des meilleures petites exoplanètes de la zone habitable capable de supporter une atmosphère épaisse, et nous venons peut-être de trouver des preuves de la présence d'air sur cette planète. »
Lancé en 2021, le télescope spatial James Webb est le prochain grand observatoire scientifique spatial après Hubble. Il a été conçu pour répondre à des questions importantes sur l'Univers et pour réaliser des découvertes révolutionnaires dans tous les domaines de l'astronomie. Ses capacités infrarouges lui permettent d'étudier en détail les atmosphères de planètes lointaines, d'identifier des éléments comme la vapeur d'eau, le méthane et d'éventuelles biosignatures. Crédit : ESA/ATG medialab
LHS 1140 b, un monde potentiellement habitable
LHS 1140 b, une exoplanète en orbite autour d'une naine rouge de faible masse mesurant environ un cinquième de la taille du Soleil, a captivé les scientifiques car elle est l'une des exoplanètes les plus proches du système solaire et se trouve dans la zone habitable de son étoile. Les exoplanètes découvertes dans cette « zone Boucle d'or » ont des températures qui permettraient à l'eau d'exister sous forme liquide, un élément crucial pour la vie telle que nous la connaissons sur Terre.
L’une des questions cruciales concernant LHS 1140 b était de savoir s’il s’agissait d’une exoplanète de type mini-Neptune ou d’une super-Terre, c’est-à-dire une planète rocheuse ou riche en eau plus grande que la Terre.
« De toutes les exoplanètes tempérées actuellement connues, LHS 1140 b pourrait bien être notre meilleure chance de confirmer indirectement la présence d’eau liquide à la surface d’un monde extraterrestre au-delà de notre système solaire », a déclaré Charles Cadieux, auteur principal de l’article scientifique et doctorant à l’Université de Montréal. « Il s’agirait d’une étape majeure dans la recherche d’exoplanètes potentiellement habitables. »
Ryan MacDonald. Crédit : Université du Michigan
Les données du JWST ouvrent de nouvelles perspectives
L'analyse des observations de l'équipe a fortement exclu le scénario d'une mini-Neptune, avec des preuves suggérant que l'exoplanète LHS 1140 b est une super-Terre qui pourrait même avoir une atmosphère riche en azote comme celle de la Terre. Cependant, l'équipe prévient que des observations supplémentaires avec les observations du JWST seront nécessaires pour confirmer la signature de l'azote gazeux.
Les estimations basées sur toutes les données accumulées révèlent que LHS 1140 b est moins dense que prévu pour une planète rocheuse de composition semblable à la Terre, ce qui suggère que 10 à 20 % de sa masse pourrait être composée d'eau. Cette découverte suggère que LHS 1140 b est un candidat convaincant pour un monde aquatique, ressemblant probablement à une boule de neige ou à une planète de glace avec un océan liquide potentiel au point substellaire, ou la zone de la surface de la planète qui serait toujours face à l'étoile hôte du système en raison de la rotation synchrone de la planète (un peu comme la lune de la Terre).
Présence possible d'une atmosphère et d'un océan
MacDonald a mené une analyse de récupération atmosphérique qui suggère que LHS 1140 b possède une atmosphère riche en azote, potentiellement similaire à l'atmosphère terrestre, qui est composée à 78 % d'azote. Bien qu'il ne s'agisse que d'un résultat provisoire, la présence d'une atmosphère riche en azote suggère que la planète a conservé une atmosphère substantielle, créant des conditions susceptibles de soutenir la présence d'eau liquide.
Cette découverte favorise le scénario le plus plausible : un monde aquatique et une boule de neige. Les modèles actuels indiquent que si LHS 1140 b possède une atmosphère semblable à celle de la Terre, ce serait une planète boule de neige avec un océan en forme de cible d'environ 4 000 kilomètres de diamètre, soit l'équivalent de la moitié de la surface de l'océan Atlantique. La température de surface au centre de cet océan extraterrestre pourrait même atteindre 20 degrés. Celsius.
L'atmosphère potentielle de LHS 1140 b et ses conditions favorables à la formation d'eau liquide en font un candidat exceptionnel pour de futures études d'habitabilité. Cette planète offre une opportunité unique d'étudier un monde qui pourrait abriter la vie, étant donné sa position dans la zone habitable et la probabilité d'avoir une atmosphère capable de retenir la chaleur et de soutenir un climat stable.
« C’est notre premier aperçu fascinant d’une atmosphère sur une super-Terre dans la zone habitable. Comparée à d’autres exoplanètes connues de la zone habitable, telles que celles du système TRAPPIST-1, l’étoile LHS 1140 semble plus calme et moins active, ce qui rend beaucoup moins difficile la distinction entre l’atmosphère de LHS 1140 b et les signaux stellaires causés par les taches solaires », a déclaré MacDonald.
« Notre reconnaissance initiale de LHS 1140 b avec le JWST a révélé qu'il s'agissait peut-être de la meilleure exoplanète de zone habitable actuellement connue pour la caractérisation atmosphérique. Bien que nous ayons besoin de plus d'observations du JWST pour confirmer l'atmosphère riche en azote et pour rechercher d'autres gaz, il s'agit d'un début très prometteur. »
Pour en savoir plus sur cette découverte, voir Webb découvre un monde potentiellement habitable à seulement 48 années-lumière.
