Dans notre atmosphère, nous aurions plutôt tendance, en ces temps de réchauffement climatique anthropique, à vouloir voir disparaître le méthane. Un puissant gaz à effet de serre. Dans l’atmosphère des exoplanètes, au contraire, les astronomes sont excités d’en trouver, parce qu’il leur ouvre bien des perspectives.
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Dans la constellation de l'Aigle, à plus de 160 années-lumière de notre Terre, il est une exoplanète que les astronomesastronomes appellent WASP-80b. Une Jupiter chaudeJupiter chaude, qu'ils disent. Parce qu'elle a à peu près la taille et la masse de notre Jupiter. Mais qu'il y règne une température plus de quatre fois plus élevée. Et cette Jupiter chaude vient de faire l'objet d'une découverte rare. Grâce à l'œilœil de lynx du télescope spatial James-Webb, les astronomes de la Nasa ont en effet trouvé du méthane (CH4) dans son atmosphèreatmosphère. Ils détaillent leur découverte dans la revue Nature.
Du méthane, il y en a dans l'atmosphère de notre Terre. C'est un gaz à effet de serregaz à effet de serre. Mais il y en a aussi beaucoup dans les atmosphères de Jupiter, SaturneSaturne, UranusUranus et NeptuneNeptune, les planètes géantesplanètes géantes de notre Système solaire. Mais les chercheurs peinent à détecter la moléculemolécule par spectroscopie dans les atmosphères d'exoplanètes en transittransit.
Le transit et l’éclipse dévoilent l’atmosphère de l’exoplanète
Précisons que la méthode du transit consiste à profiter d'un moment où la planète passe devant son étoileétoile - par rapport à son observateur terrestre - pour étudier la composition de son atmosphère. Car un mince anneau de cette atmosphère est alors éclairé par l'étoile. Les molécules qui s'y trouvent vont absorber une partie des longueurs d'ondelongueurs d'onde et rendre, pour ces couleurscouleurs en particulier, l'atmosphère plus opaque.
Pour compléter ces données, les astronomes ont utilisé la méthode de l'éclipseéclipse. Ils ont observé la planète passer cette fois derrière son étoile. Parce que tous les objets émettent un rayonnement thermiquerayonnement thermique - un rayonnement infrarouge, donc - dont l'intensité et la couleur dépendent de la chaleurchaleur émise par l'objet. Ainsi, lorsque l'éclipse se produit, la luminositéluminosité change. Et les astronomes peuvent alors mesurer la lumière infrarougeinfrarouge émise par l'exoplanète. Les molécules présentes dans son atmosphère y laissent des traces d'absorptionabsorption qui apparaissent généralement comme des baisses d'intensité lumineuse.
La certitude d’avoir détecté du méthane
Pour transformer les données brutes qu'ils ont obtenues en spectresspectres utiles, les astronomes de la Nasa ont choisi d'utiliser deux approches différentes. Ils ont ensuite interprété ces résultats à l'aide de deux types de modèles. Les deux arrivent à une seule et même conclusion : l'atmosphère de WASP-80b contient du méthane. Selon les chercheurs, il n'y aurait pas plus d'une chance sur presque un milliard qu'ils aient fait fausse route. Et alors ?
Grâce au méthane, mieux comprendre l’exoplanète
Les chercheurs expliquent d'abord que la détection de méthane dans l'atmosphère de WASP-80b va les aider à comprendre où l'exoplanète a vu le jour et comment elle a évolué. En effet, une mesure de la quantité de méthane et d'eau sur la planète donne aussi le rapport entre les atomesatomes de carbonecarbone et les atomes d'oxygèneoxygène. Un rapport réputé changer en fonction de l'endroit et du moment où les planètes se forment au sein de leur système. Ainsi, l'examen de ce rapport carbone/oxygène peut fournir des indices permettant de savoir si WASP-80 b s'est formée près de son étoile ou plus loin avant de se déplacer progressivement vers l'intérieur. Aujourd'hui, elle se trouve tellement près de son étoile, qu'elle en fait le tour en seulement trois jours !
Les astronomes sont aussi enthousiastes à l'idée que la méthode leur permette de comparer désormais les exoplanètes géantes aux planètes géantes de notre Système solaireSystème solaire, afin d'identifier les similitudes et les différences.
Et les scientifiques rêvent déjà à d'autres découvertes qu'ils pourraient faire grâce au télescope spatial James-Webbtélescope spatial James-Webb. Ils attendent par exemple de sonder l'atmosphère de WASP-80b à d'autres longueurs d'onde. Avec l'espoir de découvrir d'autres molécules riches en carbone comme le monoxyde de carbonemonoxyde de carbone (CO) ou le dioxyde de carbonedioxyde de carbone (CO2).
