Webb de la NASA repère des nuages ​​tourbillonnants et granuleux sur une planète éloignée

Cette illustration montre les nuages ​​tourbillonnants identifiés par le télescope spatial James Webb dans l'atmosphère de l'exoplanète VHS 1256 b. La planète est à environ 40 années-lumière et orbite autour de deux étoiles. Les nuages ​​de la planète, remplis de poussière de silicate, s'élèvent, se mélangent et se déplacent constamment. Crédit : NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI) Détails complets de l'image

En quelques heures d'observations, le télescope spatial a révélé une atmosphère dynamique sur une planète à 40 années-lumière de la Terre.

Des chercheurs observant avec le télescope spatial James Webb de la NASA ont identifié des caractéristiques de nuages ​​de silicate dans l'atmosphère d'une planète lointaine. L'atmosphère monte, se mélange et se déplace constamment au cours de sa journée de 22 heures, amenant des matériaux plus chauds vers le haut et poussant des matériaux plus froids vers le bas. Les changements de luminosité qui en résultent sont si spectaculaires qu'il s'agit de l'objet de masse planétaire le plus variable connu à ce jour. L'équipe, dirigée par Brittany Miles de l'Université de l'Arizona, a également fait des détections extraordinairement claires d'eau, de méthane et de monoxyde de carbone avec les données de Webb, et a trouvé des preuves de dioxyde de carbone. Il s'agit du plus grand nombre de molécules jamais identifiées en même temps sur une planète en dehors de notre système solaire.

Cataloguée sous le nom de VHS 1256 b, la planète se trouve à environ 40 années-lumière et orbite non pas une, mais deux étoiles sur une période de 10 000 ans. "VHS 1256 b est environ quatre fois plus éloignée de ses étoiles que Pluton ne l'est de notre Soleil, ce qui en fait une excellente cible pour Webb", a déclaré Miles. "Cela signifie que la lumière de la planète n'est pas mélangée à la lumière de ses étoiles." Plus haut dans son atmosphère, où les nuages ​​de silicate bouillonnent, les températures atteignent 1 500 degrés Fahrenheit (830 degrés Celsius).

Des instruments à bord du télescope spatial James Webb connus sous le nom de spectrographes, un sur son spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) et un autre sur son instrument infrarouge moyen (MIRI), ont observé la planète VHS 1256 b. Le spectre résultant montre des signatures de nuages ​​de silicate, d'eau, de méthane et de monoxyde de carbone.

Dans ces nuages, Webb a détecté des grains de poussière de silicate plus grands et plus petits, qui sont représentés sur un spectre. "Les grains de silicate plus fins dans son atmosphère peuvent ressembler davantage à de minuscules particules de fumée", a noté la co-auteure Beth Biller de l'Université d'Edimbourg en Ecosse. "Les grains plus gros pourraient ressembler davantage à des particules de sable très chaudes et très petites."

VHS 1256 b a une faible gravité par rapport aux naines brunes plus massives, ce qui signifie que ses nuages ​​​​de silicate peuvent apparaître et rester plus haut dans son atmosphère où Webb peut les détecter. Une autre raison pour laquelle son ciel est si turbulent est l'âge de la planète. En termes astronomiques, c'est assez jeune. Seulement 150 millions d'années se sont écoulées depuis sa formation - et elle continuera à changer et à se refroidir pendant des milliards d'années.

À bien des égards, l'équipe considère ces découvertes comme les premières "pièces" extraites d'un spectre que les chercheurs considèrent comme un trésor de données. Ils ont seulement commencé à identifier son contenu. "Nous avons identifié des silicates, mais mieux comprendre quelles tailles et formes de grains correspondent à des types spécifiques de nuages ​​va demander beaucoup de travail supplémentaire", a déclaré Miles. "Ce n'est pas le dernier mot sur cette planète - c'est le début d'un effort de modélisation à grande échelle pour s'adapter aux données complexes de Webb."

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Bien que toutes les caractéristiques observées par l'équipe aient été repérées sur d'autres planètes ailleurs dans la Voie lactée par d'autres télescopes, d'autres équipes de recherche n'en ont généralement identifié qu'une seule à la fois. "Aucun autre télescope n'a identifié autant de caractéristiques à la fois pour une seule cible", a déclaré le co-auteur Andrew Skemer de l'Université de Californie à Santa Cruz. "Nous voyons beaucoup de molécules dans un seul spectre de Webb qui détaillent les systèmes nuageux et météorologiques dynamiques de la planète."

L'équipe est parvenue à ces conclusions en analysant les données connues sous le nom de spectres recueillies par deux instruments à bord de Webb, le spectrographe dans le proche infrarouge (NIRSpec) et l'instrument dans l'infrarouge moyen (MIRI). Puisque la planète orbite à une si grande distance de ses étoiles, les chercheurs ont pu l'observer directement, plutôt que d'utiliser la technique du transit ou un coronographe pour prendre ces données.

Il y aura beaucoup plus à apprendre sur le VHS 1256 b dans les mois et les années à venir alors que cette équipe - et d'autres - continue de passer au crible les données infrarouges haute résolution de Webb. "Il y a un énorme retour sur une quantité très modeste de temps de télescope", a ajouté Biller. "Avec seulement quelques heures d'observations, nous avons ce qui semble être un potentiel infini de découvertes supplémentaires."

Que pourrait devenir cette planète dans des milliards d'années ? Puisqu'il est si loin de ses étoiles, il deviendra plus froid avec le temps et son ciel peut passer de nuageux à clair.

Les chercheurs ont observé VHS 1256 b dans le cadre du programme Early Release Science de Webb, conçu pour aider à transformer la capacité de la communauté astronomique à caractériser les planètes et les disques où elles se forment.

L'article de l'équipe, intitulé « The JWST Early Release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems II: A 1 to 20 Micron Spectrum of the Planetary-Mass Companion VHS 1256-1257 b », sera publié dans The Astrophysical Journal Letters le 22 mars. .

Le télescope spatial James Webb est le premier observatoire scientifique spatial au monde. Webb résoudra les mystères de notre système solaire, regardera au-delà des mondes lointains autour d'autres étoiles et sondera les structures et les origines mystérieuses de notre univers et notre place dans celui-ci. Webb est un programme international mené par la NASA avec ses partenaires, l'ESA (Agence spatiale européenne) et l'ASC (Agence spatiale canadienne).

MIRI a été développé grâce à un partenariat 50-50 entre la NASA et l'ESA. Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA a dirigé les efforts américains pour MIRI, et un consortium multinational d'instituts astronomiques européens contribue pour l'ESA. George Rieke de l'Université de l'Arizona est le chef de l'équipe scientifique du MIRI. Gillian Wright est la chercheuse principale européenne du MIRI. Alistair Glasse avec UK ATC est le scientifique de l'instrument MIRI, et Michael Ressler est le scientifique américain du projet au JPL. Laszlo Tamas avec UK ATC gère le consortium européen. Le développement du cryorefroidisseur MIRI a été dirigé et géré par JPL, en collaboration avec Northrop Grumman à Redondo Beach, Californie, et le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Caltech gère le JPL pour la NASA.

Pour plus d'informations sur la mission Webb, visitez:

https://www.nasa.gov/webb

Laura Betz

Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

[email protected]

Claire Blomé / Christine Pulliam

Institut des sciences du télescope spatial, Baltimore, Maryland.

[email protected] / [email protected]

Calla Cofield

Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californie.

626-808-2469

[email protected]

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