Le télescope James-Webb découvre un « monde de vapeur » sur une exoplanète unique

Les récentes observations du télescope spatial James-Webb (JWST) ont révélé l’existence d’une planète située à une centaine d’années-lumière de la Terre, enveloppée d’une atmosphère de vapeur d’eau. Nommée GJ 9827 d, cette exoplanète unique présente des caractéristiques jamais observées auparavant. Cette découverte, publiée dans la revue Astrophysical Journal Letters, élargit notre compréhension des exoplanètes et de leur environnement, en particulier celles qui pourraient être proches des conditions d’habitabilité.

Un « monde de vapeur » sans précédent

GJ 9827 d est une exoplanète qui intrigue les scientifiques. Deux fois plus grande et trois fois plus massive que la Terre, elle est entourée d’une atmosphère composée en grande partie de vapeur d’eau. Ce type de planète, souvent appelé « monde de vapeur », n’avait jusqu’à présent jamais été observé de manière aussi précise. Eshan Raul, un des chercheurs impliqués dans la découverte et actuellement à l’université du Wisconsin-Madison, s’exprime avec enthousiasme : « C’est la première fois que nous voyons quelque chose de ce genre. » 

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Toutefois, Raul est clair : cette planète n’est pas accueillante pour la vie telle que nous la connaissons. La chaleur extrême et l’abondance de vapeur d’eau chaude sur GJ 9827 d rendent son environnement inhospitalier. Cependant, cette découverte offre un terrain d’étude exceptionnel pour mieux comprendre les atmosphères des exoplanètes similaires à celle-ci. Il se pourrait même que cette découverte ouvre la voie à une meilleure compréhension des mondes potentiellement habitables.

La spectroscopie de transmission : clé de la découverte

Pour détecter les éléments présents dans l’atmosphère de GJ 9827 d, les scientifiques ont utilisé une technique nommée spectroscopie de transmission. Ce procédé repose sur l’étude de la lumière d’une étoile traversant l’atmosphère de la planète. Lorsque cette lumière traverse les gaz atmosphériques, certaines longueurs d’onde sont absorbées, laissant des empreintes caractéristiques, ou « lacunes », dans le spectre lumineux observé. Ces empreintes permettent d’identifier les éléments présents dans l’atmosphère.

Jusqu’à présent, la plupart des exoplanètes étudiées de cette manière possédaient des atmosphères dominées par l’hydrogène et l’hélium, des éléments légers et communs dans l’Univers. Ces atmosphères sont typiques des géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne dans notre Système solaire. En revanche, l’atmosphère de GJ 9827 d se distingue par une composition riche en molécules plus lourdes, semblable à celle des planètes rocheuses comme la Terre.

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Caroline Piaulet-Ghorayeb, chercheuse à l’Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes de l’université de Montréal, qui dirige cette étude, souligne l’importance de cette découverte. « GJ 9827 d est la première planète où nous détectons une atmosphère riche en molécules lourdes, un grand pas en avant dans notre compréhension des exoplanètes. »

Une découverte issue du télescope Kepler et confirmée par Hubble

Bien que l’existence de GJ 9827 d ait été connue depuis 2017, grâce aux observations du télescope spatial Kepler, la nature de son atmosphère est restée un mystère jusqu’à présent. Située très près de son étoile hôte, à seulement 8,4 millions de kilomètres (environ 6 % de la distance Terre-Soleil), GJ 9827 d complète une orbite en un peu plus de six jours terrestres. 

En 2023, les premières indications de la présence de vapeur d’eau dans son atmosphère ont été découvertes par le télescope spatial Hubble. Cependant, c’est grâce à la sensibilité supérieure du JWST et à son instrument NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) que les scientifiques ont pu confirmer que GJ 9827 d est un véritable « monde de vapeur ». 

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Eshan Raul décrit le moment de la découverte comme « surréaliste ». L’équipe de chercheurs, cherchant spécifiquement des mondes aquatiques hypothétiques, a ainsi pu prouver leur existence. Cette observation pousse les scientifiques à s’interroger sur l’existence d’autres exoplanètes similaires dans l’Univers. Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.