Télescope Webb pour un regard inédit sur les exoplanètes

« Nous allons examiner tous les objets du système solaire, en commençant par Mars et en allant plus loin », a déclaré John Mather, scientifique en chef du projet Webb au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Il a noté que certaines des principales cibles de Webb incluent les mondes océaniques de notre système solaire, tels que la lune Europa de Jupiter et la lune Titan de Saturne. Les futures missions examineront si la vie ou la chimie qui mène à la vie est possible dans ces mondes.

Regarder dans les atmosphères des planètes

En dehors de notre système solaire, de plus grandes questions demeurent. Webb pourrait faire la lumière sur les types de planètes qui existent en dehors de notre petit coin de l’univers. Mais il ne recherchera pas les atmosphères des planètes semblables à la Terre autour d’étoiles semblables au Soleil.

Au lieu de cela, les planètes que Webb observerait se trouvent autour d’étoiles beaucoup plus petites et plus froides, qui sont très courantes dans notre galaxie. Il est possible que ces planètes soient encore habitables, a déclaré Klaus Pontopedan, scientifique du projet Webb au Space Telescope Science Institute de Baltimore.

En plus d’observer les exoplanètes et leurs surfaces, Webb serait en fait capable de regarder à l’intérieur de leurs atmosphères, si ces planètes en avaient. Là, un véritable arc-en-ciel d’informations vous attend. Les gaz à l’intérieur de l’atmosphère de la planète absorbent la lumière dans des couleurs spécifiques, ce qui permettra aux scientifiques de les identifier et de voir la composition de l’atmosphère d’une exoplanète.

« Le Web signifie différentes choses pour différents scientifiques des exoplanètes, mais pour un grand nombre d’entre eux, il s’agit d’étudier l’atmosphère des exoplanètes », a déclaré Seeger. « Et lorsqu’une planète passe devant son étoile hôte, une certaine lumière stellaire brille à travers l’atmosphère. Et en voyant la lumière qui la traverse et ce qui est bloqué, nous pouvons identifier les gaz dans l’atmosphère. »

Alors que le télescope spatial Hubble a déjà permis aux scientifiques de faire exactement cela, ce nouveau télescope « nous amènera au niveau supérieur », a déclaré Seeger.

Imaginez voir la Terre de loin. De ce point de vue, notre atmosphère ressemblerait à une petite couche de brouillard au-dessus de la planète. C’est pourquoi l’atmosphère est si difficile à ressentir.

« Nous rêvions d’étudier des planètes rocheuses et de voir de la vapeur d’eau, ce qui indique la présence d’eau liquide dans les océans », a déclaré Seeger. « Si nous pouvons montrer que les planètes rocheuses avec de la vapeur d’eau sont communes, cela suggère que les planètes rocheuses avec des océans aqueux sont communes. L’eau est essentielle à toute vie telle que nous la connaissons. Ce serait donc une étape importante. »

La découverte de gaz inattendus ou inintelligibles peut être une découverte plus intéressante, a-t-elle déclaré, conduisant à plus de questions que de réponses.

Webb fournira également plus de données qui aideront les scientifiques à voir les planètes en 3D, a déclaré Nicole Lewis, astrophysicienne et professeure adjointe d’astronomie à l’Université Cornell. Cela inclut la température, la composition des nuages ​​et même la capacité de comprendre le temps qui se produit sur d’autres planètes pour créer une meilleure image des climats extraterrestres.

« Cette décennie sera vraiment la décennie de la compréhension des planètes mineures autour des jeunes étoiles, puis les décennies suivantes, nous tournerons nos yeux vers les petites planètes autour des étoiles semblables au soleil. »

Zoom sur TRAPPIST-1

Trois des planètes se trouvent dans la zone habitable de l’étoile, où de l’eau liquide pourrait s’accumuler à la surface de la planète et éventuellement soutenir la vie.

La première étape consiste à déterminer si les planètes ont des atmosphères. Les planètes orbitent actuellement autour d’une étoile naine super froide, mais elles n’ont pas toujours été dans des conditions aussi favorables. L’étoile a la moitié de la température et un dixième de la masse du soleil. Mais il faisait beaucoup plus chaud au début de sa vie, ce qui pourrait faire perdre aux planètes voisines leur atmosphère, leurs océans ou leur glace.

« Ces petites étoiles naines rouges, il faut penser à elles comme si elles avaient traversé une adolescence très longue et très mal élevée », a déclaré Seeger. « Pendant ce temps, ils étaient très chauds et libéraient beaucoup d’énergie. Ainsi, une planète qui se trouve aujourd’hui dans la zone habitable a été bombardée de chaleur et de haute énergie et les gens pensent qu’elle a peut-être perdu son atmosphère pendant cette période. Alors, que ce soit ou pas l’atmosphère peut être régénérée, nous ne sommes pas sûrs.

Les chercheurs qui ont découvert les planètes TRAPPIST ont découvert qu’elles utilisaient la méthode du transit. Les astronomes ont vu des ombres, comme de petites éclipses, coupant périodiquement le motif constant de la lumière des étoiles alors qu’ils observaient l’étoile à travers leur télescope. C’est ce qu’on appelle le transit. Des ombres indiquaient la présence de planètes, une observation plus poussée l’a confirmé.

La même lumière stellaire utilisée pour détecter les planètes traverse l’atmosphère de la planète. Lorsque cela se produit, les astronomes peuvent détecter la composition de l’atmosphère, le cas échéant. Cette méthode révèle également des couleurs qui représentent différentes longueurs d’onde de la lumière.

L’une des cibles prévues par Webb est TRAPPIST-1e, qui est potentiellement habitable. Les chercheurs rechercheront des signaux provenant de l’atmosphère, puis des composants spécifiques, tels que des signaux provenant du dioxyde de carbone ou de l’eau, a déclaré Lewis.

« La nature nous a donné un échantillon de sept planètes à peu près de la taille de la Terre dans un système », a déclaré Lewis. « Dans la science du système solaire, nous comparons les planètes les unes aux autres et cela nous aide à comprendre comment elles se sont formées et pourquoi la Terre est la seule planète actuellement connue pour héberger la vie dans le système solaire. Et donc TRAPPIST nous donnera cette même opportunité dans le système des exoplanètes. de regarder les deux planètes. »

Le télescope Webb peut apercevoir les atmosphères potentielles des sept planètes TRAPPIST. Seeger a déclaré que l’observation de ces mondes pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre l’évolution des planètes.

Explorez des mondes mystérieux

La gamme de planètes que Webb verra est merveilleusement diversifiée, y compris des « Jupiters chauds », des « Neptune chauds », des planètes qui explosent de chaleur lorsqu’elles orbitent autour de leur étoile, et même des mondes en orbite autour d’étoiles naines blanches mortes.

Webb peut révéler les processus physiques qui conduisent à la diversité des exoplanètes, a déclaré Natalie Batalha, professeur d’astronomie et d’astrophysique à l’Université de Californie à Santa Cruz. Batalha a également été co-investigateur et scientifique de la mission Kepler sur la mission Kepler, qui a aidé à trouver des milliers d’exoplanètes.

« L’une des choses qui enlève à Kepler est que la diversité des planètes de la galaxie dépasse de loin la diversité des planètes de notre système solaire », a déclaré Batalha. « Je pense donc que cela a de très grandes implications pour l’étude de l’habitabilité des planètes et de l’emplacement des endroits les plus probables pour la vie. J’espère que Webb résoudra cela et nous donnera ce nouvel objectif sur la diversité. »

Un mystère est celui des planètes dites à noyau nu. Imaginez une planète qui s’est formée comme le géant de glace Neptune, mais qui est proche de son étoile. Au fil du temps, a déclaré Batalha, l’atmosphère d’hydrogène de la planète s’est dépouillé, laissant un noyau rocheux qui ressemble à la Terre, mais devrait être très différent à l’intérieur.

« Est-ce que cette essence nue est propice à la vie ? Est-ce une drogue supplémentaire du potentiel de vie ? Je ne sais pas », a déclaré Patalha.

Celles-ci diffèrent de la façon dont l’atmosphère terrestre s’est formée. L’identification des traceurs atmosphériques avec Webb pourrait en dire plus sur ces mondes nus.

Un autre mystère découvert par Kepler est l’existence de planètes entre la taille de la Terre et Neptune. Selon sa taille exacte, elle est appelée super-Terre ou sous-Neptune, a déclaré Joanna Teske, scientifique au Earth and Planetary Laboratory de la Carnegie Institution for Science à Washington, DC.

Kepler a aidé les scientifiques à se rendre compte que « le type de planète le plus courant (là-bas) est celui que nous n’avons même pas dans notre propre système solaire, une sorte de pont entre les petites planètes terrestres qui orbitent près de leurs étoiles et les planètes géantes gazeuses qui sont un un peu loin », a déclaré Natalie Batalha.

Ces planètes sont communes autour d’étoiles semblables au Soleil, a déclaré Tisci, apparaissant souvent dans des systèmes multiplanétaires et semblent être un résultat très courant de la formation des planètes.

Teske a déclaré que les scientifiques veulent comprendre si ces mondes sont plus similaires à la Terre ou à Neptune – ou s’ils sont quelque chose de complètement différent. Leur projet est conçu pour aborder la façon dont ces planètes se forment ainsi que leur formation et atmosphères possibles.

Les planètes sont susceptibles d’être des mondes gazeux, terrestres ou même aqueux, donc l’équipe cherchera à voir s’il y a de l’eau dans leur atmosphère.

Teskey a déclaré que le télescope spatial James Webb « ouvrira le champ pour caractériser les atmosphères des exoplanètes ».