Le télescope James-Webb révèle une exoplanète différente de ce que les astronomes pensaient

En matière d'exoplanètes, le télescope spatial James-Webb (JWST) n'est pas un débutant. Il en a déjà observé plus d'une. Mais celle dont discutent aujourd'hui des astronomesastronomes de l'Institut Max PlanckMax Planck (Allemagne) est inhabituelle à plusieurs égards. D'abord parce qu'elle correspond à la toute première exoplanète imagée - comprenez que la planète apparaît bel et bien comme un point lumineux sur une image - par le JWST alors qu'elle ne l'avait jamais été depuis le sol. Ensuite parce qu'elle est bien plus froide que les planètes gazeuses auxquelles le télescope spatialtélescope spatial s'était intéressé jusqu'ici.

Par le passé, des études avaient déjà soupçonné la présence d'une planète en orbite autour de la composante principale du système triple Epsilon Indi, une étoile naine rouge un peu plus petite et plus froide que notre Soleil. « À notre grande surprise, la tache lumineuse apparue sur les images renvoyées par l'instrument MiriMiri [Mid-Infrared Instrument, NDLRNDLR] ne correspondait pas à la position que nous attendions pour la planète Eps Ind Ab [comme la désignent les astronomes, NDLR] », souligne Elisabeth Matthew, chercheur à l'Institut Max Planck.

Au centre de cette image se cache l’exoplanète Eps Ind Ab observée par le télescope spatial James-Webb. © T. Müller, MPIA, HdA, E. Matthews, MPIA

Des planètes difficiles à débusquer

Notez qu'il est difficile pour les astronomes de débusquer des planètes géantes gazeusesplanètes géantes gazeuses froides. Leur orbite large ne permet, par exemple, pas un signal de transit assez fort. Alors les chercheurs comptent sur la méthode de la vitessevitesse radiale. Mais ils ne peuvent surveiller qu'une petite section de l'orbite trop longue de telles planètes. Ce qui peut être source d'erreurs. L'exemple de Eps Ind Ab - qui a besoin de 200 ans pour faire le tour de son étoile - le confirme.

Et la proximité de la planète extrasolaireplanète extrasolaire avec la Terre (environ 12 années-lumièreannées-lumière) en faisait un bon candidat pour tester les capacités de l'instrument Miri du télescope spatial James-Webbtélescope spatial James-Webb équipé d'un coronographecoronographe - pour masquer la lumière aveuglante de l'étoile hôte - à résoudre ces problèmes. Plus la distance à l'étoile est petite, en effet, plus les efforts d'atténuation des interférencesinterférences de l'étoile sont payants. Car la séparationséparation entre deux objets est plus marquée.

Les encarts montrent des versions recadrées des images Miri obtenues aux longueurs d’onde infrarouge moyen 10,65 (à gauche) et 15,55 micromètres (à droite), qui représentent la zone autour de l’étoile Eps Ind A, dont la position est indiquée par des symboles d’étoile. Un coronographe bloque la lumière de l’étoile qui éclipserait les deux images. Au lieu de cela, un nouvel objet devient visible en haut à gauche. Cette source est l’exoplanète Eps Ind Ab. L’arrière-plan a été obtenu à partir de l’étude du ciel AllWise. © T. Müller, MPIA, HdA, E. Matthews, MPIA

Les caractéristiques de cette exoplanète rare

Dans la revue Nature, les astronomes présentent les caractéristiques de celle qu'ils qualifient de « nouvelle exoplanète » - car elle ne correspond pas à celle qui avait été pressentie par les mesures de vitesse radiale. Eps Ind Ab a une massemasse de six fois celle de notre JupiterJupiter. Son orbite elliptique excentrique l'emmène jusqu'à une distance comprise entre 20 et 40 unités astronomiquesunités astronomiques, soit aussi loin que le sont UranusUranus, NeptuneNeptune ou PlutonPluton de notre Soleil.

Les chercheurs notent aussi que la planète apparaît plus faible que prévu aux courtes longueurs d'ondelongueurs d'onde. Cela pourrait indiquer des quantités substantielles d'éléments lourds dans son atmosphèreatmosphère. Du carbonecarbone (C) pourrait, ainsi y avoir formé du méthane (CH₄) ou encore du monoxyde (CO) ou du dioxyde de carbonedioxyde de carbone (CO₂). Ce n'est pas étonnant pour une planète gazeuseplanète gazeuse. Mais cela pourrait aussi être le signe d'une atmosphère nuageuse. Une idée qui reste à vérifier.

Les astronomes comptent d'ailleurs poursuivre leurs travaux sur Eps Ind Ab. Pour en détailler la composition chimique. Ils espèrent aussi se lancer, sur le même modèle, dans la recherche d'autres planètes géantes gazeuses froides dans d'autres systèmes planétaires proches de la Terre. Avec l'ambition de mieux comprendre comment ces planètes se forment et évoluent.