Webb trouve de la vapeur d’eau, mais d’une planète rocheuse ou de son étoile ? —

Pour aider à répondre à cette question, les astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb de la NASA pour étudier une exoplanète rocheuse connue sous le nom de GJ 486 b. Il est trop proche de son étoile pour être dans la zone habitable, avec une température de surface d’environ 800 degrés Fahrenheit (430 degrés Celsius). Et pourtant, leurs observations à l’aide du spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec) montrent des indices de vapeur d’eau. Si la vapeur d’eau est associée à la planète, cela indiquerait qu’elle possède une atmosphère malgré sa température torride et sa proximité avec son étoile. De la vapeur d’eau a déjà été vue sur des exoplanètes gazeuses, mais à ce jour aucune atmosphère n’a été définitivement détectée autour d’une exoplanète rocheuse. Cependant, l’équipe prévient que la vapeur d’eau pourrait se trouver sur l’étoile elle-même – en particulier, dans des spots stellaires froids – et pas du tout de la planète.

“Nous voyons un signal, et il est presque certainement dû à l’eau. Mais nous ne pouvons pas encore dire si cette eau fait partie de l’atmosphère de la planète, c’est-à-dire la planète a une atmosphère, ou si nous voyons juste une signature d’eau provenant de l’étoile », a déclaré Sarah Moran de l’Université de l’Arizona à Tucson, auteur principal de l’étude.

“La vapeur d’eau dans une atmosphère sur une planète rocheuse chaude représenterait une percée majeure pour la science des exoplanètes. Mais nous devons être prudents et nous assurer que l’étoile n’est pas le coupable”, a ajouté Kevin Stevenson du laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins à Laurel. , Maryland, chercheur principal du programme.

GJ 486 b est environ 30% plus grand que la Terre et trois fois plus massif, ce qui signifie que c’est un monde rocheux avec une gravité plus forte que la Terre. Il orbite autour d’une étoile naine rouge en un peu moins de 1,5 jours terrestres. Il devrait être fermé à marée, avec un côté jour permanent et un côté nuit permanent.

GJ 486 b transite son étoile, traversant devant l’étoile de notre point de vue. S’il a une atmosphère, alors quand il transite, la lumière des étoiles filtrerait à travers ces gaz, imprimant des empreintes digitales dans la lumière qui permettent aux astronomes de décoder sa composition grâce à une technique appelée spectroscopie de transmission.

L’équipe a observé deux transits, chacun durant environ une heure. Ils ont ensuite utilisé trois méthodes différentes pour analyser les données obtenues. Les résultats des trois sont cohérents en ce sens qu’ils montrent un spectre essentiellement plat avec une augmentation intrigante aux longueurs d’onde infrarouges les plus courtes. L’équipe a exécuté des modèles informatiques en tenant compte d’un certain nombre de molécules différentes et a conclu que la source la plus probable du signal était la vapeur d’eau.

Alors que la vapeur d’eau pourrait potentiellement indiquer la présence d’une atmosphère sur GJ 486 b, une explication tout aussi plausible est la vapeur d’eau de l’étoile. Étonnamment, même dans notre propre Soleil, de la vapeur d’eau peut parfois exister dans les taches solaires car ces taches sont très froides par rapport à la surface environnante de l’étoile. L’étoile hôte de GJ 486 b est beaucoup plus froide que le Soleil, donc encore plus de vapeur d’eau se concentrerait dans ses taches stellaires. En conséquence, cela pourrait créer un signal qui imite une atmosphère planétaire.

“Nous n’avons observé aucune preuve que la planète traversait des points stellaires pendant les transits. Mais cela ne signifie pas qu’il n’y a pas de points ailleurs sur l’étoile. Et c’est exactement le scénario physique qui imprimerait ce signal d’eau dans les données et pourrait finir par ressembler à une atmosphère planétaire”, a expliqué Ryan MacDonald de l’Université du Michigan à Ann Arbor, l’un des co-auteurs de l’étude.

On s’attendrait à ce qu’une atmosphère de vapeur d’eau s’érode progressivement en raison du chauffage et de l’irradiation stellaires. En conséquence, si une atmosphère est présente, elle devrait probablement être constamment renouvelée par des volcans éjectant de la vapeur de l’intérieur de la planète. Si l’eau se trouve effectivement dans l’atmosphère de la planète, des observations supplémentaires sont nécessaires pour réduire la quantité d’eau présente.

Les futures observations de Webb pourraient éclairer davantage ce système. Un prochain programme Webb utilisera le Mid-Infrared Instrument (MIRI) pour observer le côté jour de la planète. Si la planète n’a pas d’atmosphère, ou seulement une atmosphère mince, alors la partie la plus chaude du côté jour devrait être directement sous l’étoile. Cependant, si le point le plus chaud est déplacé, cela indiquerait une atmosphère qui peut faire circuler la chaleur.

En fin de compte, des observations à des longueurs d’onde infrarouges plus courtes par un autre instrument Webb, l’imageur dans le proche infrarouge et le spectrographe sans fente (NIRISS), seront nécessaires pour différencier les scénarios d’atmosphère planétaire et de spot stellaire.

“Il s’agit de joindre plusieurs instruments ensemble qui détermineront vraiment si cette planète a ou non une atmosphère”, a déclaré Stevenson.