décembre 3, 2022

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De nouvelles données JWST révèlent plus de détails sur l’atmosphère de l’exoplanète WASP-39b

Les nouvelles découvertes de l’équipe JWST Transiting Exoplanet révèlent une liste complète des atomes et des molécules qui composent l’atmosphère de l’exoplanète WASP-39b, y compris le premier sous-produit photochimique jamais détecté sur une exoplanète.

Résultats préliminaires des observations de WASP-39b avec le télescope spatial James Webb (JWST), rapporté en août, la première détection sans équivoque de dioxyde de carbone dans l’atmosphère d’une exoplanète. À l’époque, l’équipe a remarqué une caractéristique intéressante dans leurs découvertes, mais ils n’avaient pas encore identifié la molécule responsable.

Maintenant, ils ont identifié la « molécule mystérieuse » comme étant le dioxyde de soufre et ont déterminé qu’il est produit par photochimie – des réactions chimiques dans l’atmosphère entraînées par la lumière de l’étoile hôte de la planète, similaires à la formation d’ozone par des réactions photochimiques dans l’atmosphère terrestre.

« Détecter la photochimie dans l’atmosphère d’une exoplanète « Jupiter chaude » comme WASP-39b est important, nous permettant de tester nos modèles de photochimie et ouvrant de nouvelles voies de recherche », a déclaré Natalie Batalha, professeur d’astronomie et d’astrophysique à l’UC Santa Fe. Cruz, qui dirige l’équipe scientifique JWST Transiting Exoplanet.

L’équipe rapporte ses dernières découvertes dans une série de cinq nouveaux articles de recherche, dont trois sont en cours de publication et deux en cours d’examen. Ils ont observé la planète alors qu’elle passait devant son étoile hôte, ce qui leur a permis d’analyser la lumière stellaire transmise à travers l’atmosphère de la planète, en utilisant la spectroscopie pour séparer la lumière en ses longueurs d’onde composantes et révéler les « empreintes digitales » des molécules qui composent le planète. atmosphères.

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« Nous voyons un éventail d’atomes et de molécules dans l’atmosphère de WASP-39b, y compris le sodium, le potassium, l’eau, le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone et la mystérieuse molécule, le dioxyde de soufre », a déclaré Batalha. « Le processus utilisé pour identifier les molécules nous donne également des informations sur les rapports d’abondance des éléments – tels que les rapports carbone sur oxygène et potassium sur oxygène – qui sont des traceurs des processus de formation des planètes. »

L’inventaire chimique de WASP-39 b suggère une histoire d’écrasements et de fusions de corps plus petits appelés planétésimaux pour créer la planète-goliath ultime.

Une abondance de soufre [relative to] L’hydrogène indique que la planète a vraisemblablement connu une grande accumulation de jeunes planètes qui pourraient naître [these ingredients] a déclaré Kazumasa Ohno, stagiaire postdoctoral à l’Université de Californie à Santa Cruz, qui a travaillé sur les données Web. Les données indiquent également que l’oxygène est plus abondant que le carbone dans l’atmosphère. Cela indique probablement que WASP-39 b s’est formé à l’origine loin de l’étoile centrale. »

Les résultats ont également montré des preuves de nuages ​​inégaux dans l’atmosphère de l’exoplanète.

WASP-39b est une exoplanète géante gazeuse chaude de masse saturnienne en orbite proche de son étoile hôte. Son orbite rapprochée et sa température élevée sont typiques de l’abondante classe d’exoplanètes « Jupiter chaud ». La proximité de la planète avec son étoile hôte – huit fois plus proche que Mercure ne l’est de notre soleil – en fait un laboratoire pour étudier les effets du rayonnement des étoiles hôtes sur les exoplanètes. Une meilleure connaissance de la connexion étoile-planète devrait permettre de mieux comprendre comment ces processus créent la diversité des planètes observées dans la galaxie.

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L’équipe a obtenu des spectres de transmission au cours de quatre transits de WASP-39b, en utilisant trois instruments différents sur JWST : NIRSpec (dans deux modes d’observation différents), NIRISS et NIRCam. Cela a donné des données de spectroscopie de transmission couvrant des longueurs d’onde infrarouges de 1 à 5 μm.

« La large couverture de longueur d’onde fournit une image plus complète des conditions dans l’atmosphère », a déclaré Batalha. « De plus, chaque observation de transit donne un spectre planétaire avec des longueurs d’onde distinctes mais qui se chevauchent, ce qui nous permet de tester la reproductibilité de chaque instrument. »

Les spectres des différents instruments étaient cohérents dans les zones de chevauchement. Tous les instruments ont fonctionné au niveau ou au-dessus des attentes, ce qui est une bonne nouvelle pour les astronomes qui planifient de futures observations. Cela comprend l’examen des atmosphères de planètes rocheuses plus petites telles que celles du système TRAPPIST-1.

Les articles suivants du JWST Transiting Exoplanets Early Release Science Program sont actuellement disponibles en ligne :