Publié le jeudi 27 avril 2023 09:21

Après un premier article publié cet été, le JWST révèle de nouveaux résultats à travers de 5 articles. Les premières données ont été traitées par un consortium international (plus de 300 scientifiques) auquel appartiennent plusieurs laboratoires français dont le LISA à travers Olivia Venot, CR. Sa contribution à cette étude s’est portée sur l’interprétation des données grâce à des modèles de composition atmosphérique. Plus précisément, les modèles de chimie qu’elle a réalisés ont permis avec d’autres de comprendre la formation de dioxyde de soufre dans l’atmosphère de l’exoplanète WASP-39B par photochimie (Tsai, S.-M et al, 2022).

 

 

Rappel : Qu’est-ce que le JWST ?

Le télescope spatial James Webb (JWST) a été développé par l’agence spatiale américaine, avec l’aide des agences canadienne et européenne, et lancé en décembre 2021. Ce télescope effectue des observations majoritairement situées dans l’infrarouge. La bande spectrale couverte permet de meilleures observations dans ce domaine que son prédécesseur le télescope Hubble. Les objectifs scientifiques sont la recherche des premières étoiles et galaxies formées juste après le Big Bang, l’étude de la formation des galaxies, étoiles et planètes ainsi que leur évolution, et la compréhension de l’apparition de la vie au sein des systèmes planétaires. Pour cela quatre instruments ont été installés à bord du télescope : NIRCam, une caméra infrarouge à grand champ ; NIRSpec, un spectromètre fonctionnant dans le proche infrarouge ; MIRI qui combine spectromètre fonctionnant dans l’infrarouge moyen et caméra ; et NIRISS un spectro-imageur. Les premières images révélées récemment ont impressionné par la qualité de leurs détails.

 

Premiers résultats

Grâce à l’observation de la lumière transmise à travers l’atmosphère des exoplanètes durant leur transit, les chercheurs peuvent déterminer la composition de celle-ci. Une des exoplanètes observées lors de ces premiers mois est WASP-39B. Cette planète est une géante gazeuse (de type Saturne chaude) située à 700 années-lumière. Grâce aux premiers résultats, l’équipe scientifique a pu détecter non seulement de l’eau, du monoxyde de carbone, du sodium et du potassium mais aussi du dioxyde de carbone et du dioxyde de soufre (Figure 1). La formation du dioxyde de soufre résulterait de réactions de photochimie dans l’atmosphère de l’exoplanète, démontrées à la fois par les observations et les modèles atmosphériques. En effet, sous l’action des UV, les molécules d’eau vont produire des radicaux H et OH par photolyse. Ces radicaux vont alors permettre de libérer des radicaux SH et du soufre à partir du H2S (sulfure d’hydrogène) présent dans l’atmosphère. Une oxydation en SO dans un premier temps, puis SO2 peut alors se produire. C’est la première fois qu’un tel processus est observé pour une exoplanète et surement le début de nombreuses découvertes sur la formation et la compréhension de ces planètes.

 

 

 

Figure 1. La composition atmosphérique de l'exoplanète géante gazeuse chaude WASP-39 b a été révélée par le JWST. Ce graphique montre quatre spectres de transmission provenant de trois des instruments du JWST, exploités dans quatre modes d'instrumentation. En haut à gauche, les données de NIRISS montrent les empreintes du potassium (K), de l'eau (H2O) et du monoxyde de carbone (CO). En haut à droite, les données de NIRCam montrent une signature d'eau importante. En bas à gauche, les données de NIRSpec indiquent la présence d'eau, de dioxyde de soufre (SO2), de dioxyde de carbone (CO2) et de monoxyde de carbone (CO). En bas à droite, des données supplémentaires de NIRSpec révèlent toutes ces molécules ainsi que du sodium (Na). ILLUSTRATION: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

 

Pour en savoir plus :
Article dans Nature

 

Articles
Rustamkulov, Z., Sing, D.K., Mukherjee, S. et al. Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec PRISM. Nature 614, 659–663 (2023).
Alderson, L., Wakeford, H.R., Alam, M.K. et al. Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec G395H. Nature 614, 664–669 (2023).
Ahrer, EM., Stevenson, K.B., Mansfield, M. et al. Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRCam. Nature 614, 653–658 (2023)
Tsai, SM., Lee, E.K.H., Powell, D. et al. Photochemically produced SO2 in the atmosphere of WASP-39b. Nature (2023). https://doi-org.insu.bib.cnrs.fr/10.1038/s41586-023-05902-2
Feinstein, A.D., Radica, M., Welbanks, L. et al. Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRISS. Nature 614, 670–675 (2023).