Le télescope James-Webb dévoile les origines de cette exoplanète infernale

Le télescope spatial James-Webb (JWST) a une nouvelle fois permis aux scientifiques de franchir une étape dans la compréhension des mondes lointains. En étudiant l’atmosphère d’une exoplanète brûlante située à près de 900 années-lumière, les chercheurs ont levé le voile sur son passé tumultueux et son environnement extrême. Cette géante gazeuse, baptisée WASP-121b, intrigue par sa forme, sa composition et son histoire, que les observations récentes viennent éclairer d’un jour nouveau.

Une planète déformée et brûlée par son étoile

Baptisée WASP-121b, cette géante gazeuse orbite dangereusement près d’une étoile située à environ 900 années-lumière de la Terre. Plus brillante et plus chaude que notre Soleil, cette étoile impose à sa planète une orbite ultra-rapide de seulement 30 heures. La proximité extrême exerce des forces gravitationnelles si intenses que la planète est déformée en une forme ovale, semblable à un ballon de football, tout en étant soumise à des températures infernales.

Lire aussi La NASA découvre un « mur de feu » aux confins du Système solaire

Le côté exposé en permanence à l’étoile atteint plus de 3 000 °C, une chaleur suffisante pour faire pleuvoir du fer liquide. De l’autre côté, plongé dans une nuit éternelle, les températures restent tout de même brûlantes, autour de 1 500 °C. Ces conditions extrêmes font de WASP-121b une cible précieuse pour les scientifiques cherchant à comprendre les atmosphères des géantes gazeuses dans des environnements extrêmes.

Un cocktail moléculaire révélateur

En utilisant le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) du JWST, une équipe dirigée par Thomas Evans-Soma de l’université de New Castle (Australie) a identifié dans l’atmosphère de WASP-121b un ensemble de molécules comprenant de la vapeur d’eau, du monoxyde de carbone, du méthane et, pour la première fois, du monoxyde de silicium. Ces éléments chimiques offrent des indices sur l’origine et l’évolution de la planète. 

D’après les chercheurs, WASP-121b ne s’est pas formée à proximité de son étoile actuelle. Elle aurait vu le jour dans une région plus froide et éloignée de son système, semblable à celle entre Jupiter et Uranus dans notre propre Système solaire. Là, la planète aurait accumulé des glaces riches en méthane et des éléments lourds, marquant son atmosphère d’une signature chimique distincte.

Lire aussi Plongez au coeur de la nébuleuse de l’Œil de Chat sur cette magnifique photographie

Au fil du temps, des interactions gravitationnelles avec d’autres planètes auraient forcé WASP-121b à se rapprocher dangereusement de son étoile. Ce rapprochement aurait entraîné une modification de sa composition atmosphérique : alors qu’elle perdait son approvisionnement en glaces riches en oxygène, la planète aurait continué à accumuler des gaz riches en carbone. Ce déséquilibre chimique, caractérisé par une abondance de carbone par rapport à l’oxygène, témoigne de ce parcours.

Cartographier une atmosphère complexe

Une autre équipe de chercheurs, dirigée par Cyril Gapp de l’Institut Max-Planck d’astronomie en Allemagne, a utilisé des modèles 3D pour analyser les données atmosphériques de WASP-121b. Leur simulation, publiée dans The Astronomical Journal, a permis de séparer les signaux en fonction des régions de la planète et d’observer la circulation des molécules à travers l’ensemble de son orbite. 

Parmi les découvertes les plus marquantes figure la présence de monoxyde de silicium sous forme gazeuse. Ce composé, généralement enfermé dans des minéraux solides comme le quartz, aurait été libéré lorsque des planétésimaux riches en silicium se sont écrasés sur la planète. Sous l’effet de la chaleur intense de l’étoile, ces matériaux se seraient vaporisés, enrichissant l’atmosphère de la planète.

Lire aussi Des astronomes détectent la plus grande explosion depuis le Big Bang

Les chercheurs ont également détecté du méthane gazeux sur la face nocturne plus froide de WASP-121b, une présence inattendue. En effet, le méthane se décompose généralement sous des températures aussi élevées. Selon Anjali Piette, astronome à l’université de Birmingham, cela suggère que le méthane est constamment renouvelé, probablement aspiré depuis des couches plus profondes et plus fraîches de l’atmosphère.

Cette découverte remet en question les modèles actuels sur la dynamique des atmosphères des exoplanètes. « Ces résultats démontrent un mélange vertical puissant que nous ne comprenons pas encore totalement », a déclaré Thomas Evans-Soma. Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.