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Des chercheurs de l’Université ɬÀï·¬ et d’établissements partenaires ont cartographié les caractéristiques atmosphériques d’une naine brune de masse planétaire, type d’objet céleste qui n’est ni une étoile ni une planète, mais se situe entre les deux. La masse de cette naine brune se trouve tout près du seuil qui sépare une planète semblable à Jupiter d’une naine brune. Elle est donc aussi qualifiée de « planète errante » ou « planète vagabonde », car elle ne gravite autour d’aucune étoile. Grâce au télescope spatial James Webb, l’équipe a capté de subtiles variations de lumière émanant de SIMP 0136, révélatrices de schémas météorologiques complexes et changeants à sa surface.

« Même si nous ne pouvons pas encore obtenir d’images directes de planètes habitables autour d’autres étoiles, nous pouvons mettre au point des méthodes pour étudier la météorologie et la composition atmosphérique de mondes très similaires », explique Roman Akhmetshyn, étudiant à la maîtrise en physique à l’Université ɬÀï·¬ et auteur principal de .

SIMP 0136 se trouve à environ 20 années-lumière, dans la direction de la constellation des Poissons. D’une masse environ 13 fois supérieure à celle de Jupiter, elle est trop petite pour déclencher la fusion nucléaire qui alimente les étoiles, mais trop massive pour être considérée comme une simple planète. Elle se serait formée comme une étoile avant de se refroidir et de pâlir au fil de centaines de millions d’années.

Objet libre dérivant seul dans l’espace, SIMP 0136 constitue un laboratoire idéal pour étudier l’atmosphère des géantes gazeuses sans l’interférence de la lumière d’une étoile.

Plongée dans des nuages d’outre-monde

Les chercheurs ont utilisé NIRISS (imageur et spectrographe sans fente dans le proche infrarouge), instrument canadien du télescope James Webb conçu par l’Agence spatiale canadienne (ASC), l’Université de Montréal (UdeM) et d’autres partenaires, pour observer l’objet pendant une rotation complète, d’une durée de seulement 2,4 heures. Ces données ont été recueillies dans le cadre d’un programme d’observation en temps garanti, dirigé par l’astronome Étienne Artigau (UdeM). Ce temps d’observation a été accordé aux astronomes canadiens en reconnaissance de l’apport du NIRISS à la mission du télescope spatial.

En analysant de minuscules fluctuations de luminosité à différentes longueurs d’onde, l’équipe a découvert que la lumière émise par SIMP 0136 était modulée par au moins trois couches atmosphériques distinctes. Chacune contient des nuages faits de matières différentes, comme la forstérite (un minéral) et le fer, dont la température et la composition chimique varient.

« Nous pensons qu’il existe de nombreux petits nuages épars, de température et de composition différentes, dispersés à la surface du globe, avance Roman Akhmetshyn. Même si nous n’avons pas pu établir de carte météorologique complète de SIMP 0136, nous avons déterminé que certaines couches atmosphériques présentaient des signes clairs d’asymétrie nord-sud. » Cette asymétrie est importante, car elle signifie que les futures cartes de l’atmosphère de ces planètes devront être élaborées en deux dimensions : longitude et latitude.

Une nouvelle façon d’étudier l’atmosphère des exoplanètes

³¢â€™Ã©t³Ü»å±ð a également révélé qu’aucun modèle unique ne permettait d’expliquer les données observées; seule une combinaison de plusieurs modèles atmosphériques pouvait reproduire le spectre mesuré. Cette découverte vient étayer les théories selon lesquelles les naines brunes et les exoplanètes géantes présentent une météorologie chaotique et en constante évolution, semblable aux bandes de Jupiter, mais bien plus turbulente.

Une meilleure compréhension de cette variabilité pourrait aider les scientifiques à interpréter les signaux provenant d’exoplanètes lointaines.

Ces travaux démontrent la puissance du télescope James Webb pour l’exploration, avec une précision inégalée, des mondes situés au-delà de notre système solaire. Les chercheurs espèrent que les futures observations de cibles similaires réalisées à l’aide de ce télescope leur permettront d’affiner leurs techniques de cartographie non seulement de la température et des nuages, mais aussi des vents et des cycles chimiques de mondes extraterrestres.

³¢â€™Ã©t³Ü»å±ð

L’article « , par Roman Akhmetshyn (Université ɬÀï·¬), Étienne Artigau (Université de Montréal), Nicolas B. Cowan (Université ɬÀï·¬) et leurs collaborateurs, a été publié dans The Astrophysical Journal (DOI :10.3847/1538-4357/ae046d). Cette étude a été financée par le programme des Observateurs généraux (GO) de l’ASC, le programme Science en exil du FRQNT, et une Bourse aux cycles supérieurs Globalink.