Découverte majeure de CO2 dans l’atmosphère d’une exoplanète par James-Webb

Avec des révélations sur la naissance des premières galaxies au cours des premières centaines de millions d’années de l’histoire du cosmos observable, ce sont probablement des analyses plus précises et plus complètes des compositions des atmosphères des exoplanètes dans l’environnement proche du Soleil qui font rêver les astrophysiciens avec le télescope spatial James-Webb (JWST). C’est un prélude à la recherche de biosignatures !

On comprend donc leur émotion quand ils font savoir qu’un consortium international de plus de 200 chercheurs et chercheuses de la noosphère mondiale vient d’apporter des preuves définitives de la présence de dioxyde de carbone dans l’atmosphère d’une exoplanète, en l’occurrence une planète géante gazeuse orbitant autour d’une étoile semblable au Soleil, située à seulement 700 années-lumière du Système solaire. C’est un feu d’artifice de communiqués de laboratoires de recherche auquel on assiste et qui accompagne une publication annoncée dans le célèbre journal Nature, mais donc une version est en accès libre sur arXiv.

Dans le cas de la France, on peut s’en convaincre sur la page Facebook du Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux) et au Québec sur le site de l’Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx), de l’université de Montréal. On y apprend que l’équipe de chercheurs derrière les analyses de l’atmosphère de la Jupiter chaude WASP-39 b était dirigée par Natalie Batalha de l’université de Californie Santa Cruz. La chercheuse commente d’ailleurs la découverte sur son compte twitter.

On y apprend également que l’exoplanète dont la masse est environ un quart de celle de Jupiter et dont le diamètre est 1,3 fois supérieur, étant donné qu’elle est chauffée à environ 900 °C, a été initialement détectée sur Terre en 2011 en utilisant la méthode du transit. La période orbitale déterminée est de seulement quatre jours environ et le rayon de son orbite est d’à peine un huitième de la distance entre le Soleil et Mercure.

Les transits ont permis de mettre en œuvre les capacités d’observations du JWST rendues possible par son spectrographe dans le proche infrarouge NIRSpec. Lorsque la planète passe devant son étoile, la lumière transmise à travers son atmosphère montre des raies d’absorption que l’on peut mettre en évidence par dispersion avec le spectrographe et qui sont une sorte de code-barres révélant la présence, l’identité et les abondances d’atomes et de molécules dans cette atmosphère. 

C’est particulièrement facile dans le cas de WASP-39 b car son atmosphère est bien dilatée par le rayonnement thermique de son étoile hôte, sa distance au Soleil faible et ses transits fréquents, ce qui permet d’accumuler de la statistique comme on dit dans le jargon des sciences naturelles, contribuant à augmenter la précision des mesures avec le temps en faisant baisser le bruit parasitant les signaux recherchés.

« La détection d’un signal aussi clair de dioxyde de carbone sur WASP-39 est de bon augure pour la détection d’atmosphères sur des planètes plus petites, de taille terrestre », explique à ce sujet Natalie Batalha.

Son collègue Björn Benneke, professeur à l’université de Montréal et à l’iREx, ajoute quant à lui dans le même communiqué de l’iREx : « Nous avons analysé les données ici à Montréal et nous avons vu cette énorme signature du dioxyde de carbone : 26 fois plus forte que tout bruit dans les données. Avant le JWST, nous devions souvent creuser à travers le bruit, mais ici nous avions une signature parfaitement robuste. C’est comme voir quelque chose clairement de ses propres yeux. Sur Terre, le dioxyde de carbone joue un rôle tellement important pour notre climat, et nous sommes habitués à voir ses signatures spectroscopiques ici. Maintenant, nous voyons cette signature sur un monde lointain. Cela fait vraiment passer le message que ces exoplanètes sont des mondes réels : aussi réels que la Terre et les planètes de notre Système solaire ».