Le télescope spatial James-Webb a tourné à son tour son regard vers l'exoplanète WASP-39 b dont l'atmosphère avait déjà commencé à être analysée par Hubble il y a quelques années. Le JWST a confirmé comme jamais pour l'atmosphère d'une exoplanète la présence de dioxyde de carbone. Cela présage de succès spectaculaires dans l'analyse de la composition chimique d'exoterres potentielles dans un futur proche, à la recherche d'hypothétiques biosignatures.

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 SoleilSoleil qui font rêver les astrophysiciensastrophysiciens 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 carbonedioxyde de carbone dans l'atmosphèreatmosphère d'une exoplanèteexoplanète, en l'occurrence une planète géanteplanète géante gazeuse orbitant autour d'une étoileétoile semblable au Soleil, située à seulement 700 années-lumièreannées-lumière du Système solaire. C'est un feufeu 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 FacebookFacebook 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 chaudeJupiter 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 twittertwitter.

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 transittransit. La période orbitalepériode orbitale déterminée est de seulement quatre jours environ et le rayon de son orbiteorbite est d'à peine un huitième de la distance entre le Soleil et MercureMercure.

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

Le spectre de transmission de l’exoplanète géante gazeuse chaude WASP-39 b, capturé par le spectrographe dans le proche infrarouge (NIRSpec) de Webb le 10 juillet 2022, révèle la première preuve définitive de la présence de dioxyde de carbone sur une planète en dehors du Système solaire. © Nasa/ESA/CSA/L. Hustak/J. Olmsted/STScI
Le spectre de transmission de l’exoplanète géante gazeuse chaude WASP-39 b, capturé par le spectrographe dans le proche infrarouge (NIRSpec) de Webb le 10 juillet 2022, révèle la première preuve définitive de la présence de dioxyde de carbone sur une planète en dehors du Système solaire. © Nasa/ESA/CSA/L. Hustak/J. Olmsted/STScI

C'est particulièrement facile dans le cas de WASP-39 b car son atmosphère est bien dilatée par le rayonnement thermiquerayonnement 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 yeuxyeux. Sur Terre, le dioxyde de carbone joue un rôle tellement important pour notre climatclimat, 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 ».


Les méthodes de détection des exoplanètes se sont largement diversifiées depuis les années 1990. Elles peuvent se classer en deux grandes catégories, les méthodes directes et les méthodes indirectes. Les trois méthodes principales sont la méthode directe d’imagerie, la méthode indirecte du transit et la méthode indirecte de la vitesse radiale. Partez à la découverte des exoplanètes à travers notre websérie en neuf épisodes. Une vidéo à retrouver chaque semaine sur notre chaîne Youtube. Une playlist proposée par le CEA et l’Université Paris-Saclay dans le cadre du projet de recherche européen H2020 Exoplanets-A. © CEA Recherche