Des astronomes de l’Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes (IREx) de l’Université de Montréal ont dévoilé grâce au télescope spatial James-Webb (JWST) la véritable nature d’un monde qui, au premier coup d’œil, semblait presque identique à plusieurs de ses semblables bien connus.
L’exoplanète LP 791-18 c – une petite sous-Neptune dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune et qui orbite autour d’une étoile naine rouge froide à seulement 86 années-lumière – devrait ressembler à d’autres sous-Neptune tempérées de dimensions et de températures comparables, comme K2-18 b ou TOI-270 d. Mais au lieu de l’atmosphère dégagée et riche en méthane et en dioxyde de carbone observée sur ces planètes, James-Webb a révélé une tout autre chose: une atmosphère dominée par des brumes, riche en méthane et sans aucune trace de dioxyde de carbone.
Cette découverte, menée par une équipe canadienne, montre que des planètes qui paraissent presque identiques à première vue peuvent diverger fortement en termes de couverture nuageuse, de chimie et d’évolution – et que seule la sensibilité exceptionnelle du JWST permet de mettre au jour cette diversité cachée. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Astronomy.
Une planète familière à la chimie inattendue
L’exoplanète LP 791-18 c fait environ 2,5 fois le rayon de la Terre et orbite dans la zone dite «tempérée» de sa petite étoile hôte – avec une température d’équilibre estimée entre -20 et 140 °C – tout en étant soumise à un niveau d’irradiation comparable à celui de plusieurs sous-Neptune déjà étudiées en détail. Cette similarité en faisait une cible idéale pour une comparaison avec les planètes K2-18 b et TOI-270 d, toutes deux présentant des atmosphères dégagées ou légèrement nuageuses, riches en méthane mais aussi en dioxyde de carbone – un signe d’intérieurs riches en eau.
Mais lorsque l’équipe dirigée par des astronomes canadiens a observé LP 791-18 c avec le spectrographe infrarouge NIRSpec du JWST, le spectre a raconté une tout autre histoire.
«On aurait pu s’attendre à une atmosphère pratiquement identique à celles des sous-Neptune tempérées déjà étudiées: principalement du méthane, du dioxyde de carbone et aucune trace de nuages dans les hautes couches. Au contraire, nous avons trouvé une planète au régime nuageux complètement différent et possiblement à la chimie distincte, explique Pierre-Alexis Roy, auteur principal de l’étude, qui a réalisé ces travaux comme doctorant à l’IREx et qui est maintenant chercheur postdoctoral à l’Université de Californie à Los Angeles. L'exoplanète LP 791-18 c est un monde brumeux. Son atmosphère est riche en méthane et en aérosols photochimiques, sans presque aucune trace d’eau ou de dioxyde de carbone – un contraste frappant avec ses analogues.»
Les observations du JWST montrent une signature d’absorption du méthane très marquée, alors que la signature du dioxyde de carbone, détectée sur les deux autres sous-Neptune tempérées, est étonnamment absente. Le spectre présente plutôt une forme large et atténuée typique des atmosphères enveloppées de brumes ou de nuages complexes.
