WASP-43 b est nuageux la nuit et clair le jour, avec des vents tropicaux tourbillonnant autour de la planète à 5 000 miles par heure.

parfois Non Trouver quelque chose est tout aussi excitant et gratifiant que de le trouver. Prendre chaud Jupiter WASP-43B, par exemple. Ce monde verrouillé par les marées a un côté jour perpétuellement très chaud et un côté nuit un peu plus frais. Les astronomes utilisant Webb pour cartographier la température et analyser l’atmosphère autour de la planète s’attendent à détecter du méthane, une molécule de carbone courante, du côté nocturne. Mais il n’y a clairement aucune indication à ce sujet. Pourquoi? Le résultat suggère que des vents supersoniques de gaz chauds soufflent du côté jour, renversant complètement l’atmosphère et empêchant les réactions chimiques qui produiraient du méthane du côté nuit.

Cette courbe de lumière montre l'évolution de la luminosité du système WASP-43 au fil du temps à mesure que la planète tourne autour de l'étoile. Ce type de courbe de lumière est appelé courbe de phase car elle inclut l’orbite entière ou toutes les phases de la planète.
Parce qu'il est verrouillé par les marées, différents côtés du WASP-43 b tournent pendant sa rotation. Le système apparaît plus brillant lorsque la face chaude diurne fait face au télescope, juste avant et après une éclipse secondaire lorsque la planète passe derrière l'étoile. Le système s'affaiblit à mesure que la planète poursuit ses orbites et que son côté nocturne tourne autour de l'horizon. Après le transit, lorsque la planète passe devant l'étoile, bloquant une partie de la lumière de l'étoile, le système s'allume à nouveau tandis que le côté jour revient dans la vue.
Crédit image : NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI), Taylor Bell (BAERI), Joanna Barstow (The Open University), Michael Roman (Université de Leicester)

Le télescope spatial Webb cartographie la météo sur une planète située à 280 années-lumière

Il a été utilisé avec succès par une équipe internationale de chercheurs NASAc'est Télescope spatial James Webb Cartographier la météo sur l'exoplanète géante de gaz chaud WASP-43 b.

Des mesures précises et à grande échelle de la luminosité de la lumière infrarouge moyenne, combinées à des modèles climatiques 3D et à des observations antérieures provenant d'autres télescopes, indiquent des nuages ​​épais et élevés couvrant le côté nuit, un ciel clair du côté jour et des vents tropicaux de plus de 5 000 °C. des kilomètres de haut. par heure, mélange des gaz atmosphériques autour de la planète.

L'enquête n'est que la dernière preuve Exoplanète La science est désormais possible grâce à l'extraordinaire capacité de Webb à mesurer les changements de température et à détecter les gaz atmosphériques à des milliards de kilomètres.

« Hot Jupiter » est verrouillé par les marées

WASP-43 b est un type d'exoplanète « Jupiter chaud » : de taille similaire à Jupiter, composée principalement d'hydrogène et d'hélium, et beaucoup plus chaude que n'importe laquelle des planètes géantes de notre système solaire. Bien que son étoile soit plus petite et plus froide que le Soleil, WASP-43 b orbite à une distance de seulement 1,3 million de miles, soit moins de 1/25 de la distance entre Mercure et le Soleil.

Avec une orbite aussi étroite, la planète est verrouillée par les marées, avec un côté constamment éclairé et l’autre dans l’obscurité perpétuelle. Bien que le côté nuit ne reçoive jamais de rayonnement direct de l’étoile, de forts vents d’est transportent la chaleur du côté jour.

Depuis sa découverte en 2011, WASP-43 b a été observé à l'aide de plusieurs télescopes, dont le télescope Hubble de la NASA et les télescopes spatiaux Spitzer, aujourd'hui retirés.

« Avec Hubble, nous pouvons clairement voir qu'il y a de la vapeur d'eau du côté jour. Hubble et Spitzer ont montré qu'il peut y avoir des nuages ​​du côté nuit », a expliqué Taylor Bell, chercheur au Bay Area Environmental Research Institute et auteur principal de l'ouvrage. une étude publiée le 30 avril dans Astronomie naturelle. « Mais nous avions besoin de mesures plus précises de Webb pour commencer à cartographier de manière plus détaillée la température, la couverture nuageuse, les vents et la composition atmosphérique tout autour de la planète. »

Ce diagramme simplifié de la courbe de phase de l'exoplanète montre le changement de luminosité globale du système étoile-planète lorsque la planète tourne autour de l'étoile. Le système apparaît plus brillant lorsque la partie éclairée de la planète fait face au télescope (pleine phase). Il apparaît sombre lorsque la majeure partie du côté obscur fait face au télescope (nouvelle phase), lorsque la planète bloque une partie de la lumière des étoiles (transit) et lorsque l'étoile bloque la lumière de la planète (éclipse secondaire).
(En haut) Un diagramme montrant le changement de phase de la planète (la quantité de côté éclairé faisant face au télescope) lorsqu'elle orbite autour de son étoile.
(En bas) Un graphique 3D montrant le changement de luminosité globale du système stellaire et de la planète lorsque la planète tourne autour de son étoile. Dans ce graphique, appelé courbe de lumière, le plan horizontal est la position orbitale et l'axe vertical est la luminosité.
(À droite) Barre d’échelle. Tant dans le diagramme orbital que dans la courbe de lumière, la couleur indique la luminosité observée de l'étoile + de la planète : du violet foncé (moins de lumière est détectée) au blanc (plus de lumière est détectée).
Les chercheurs utilisent des courbes de phase pour étudier les changements de réflectance et de température de la planète avec la longitude (d’un côté à l’autre), ce qui peut donner un aperçu de la composition de la surface et des conditions atmosphériques de la planète.
Crédit image : NASA, ESA, CSA, Danny Player (STScI), Andy James (STScI), Greg Bacon (STScI)

Cartographie des températures et inférence météo

Bien que WASP-43 b soit trop petit, sombre et proche de son étoile pour qu'un télescope puisse le voir directement, sa courte période d'orbite de seulement 19,5 heures le rend idéal pour la spectroscopie de courbe de phase, une technique qui consiste à mesurer de petits changements dans la luminosité d'une étoile. Système d'étoiles et de planètes Lorsque la planète tourne autour de l'étoile.

Étant donné que la quantité de lumière infrarouge moyenne émise par un objet dépend en grande partie de sa chaleur, les données de luminosité capturées par Webb peuvent ensuite être utilisées pour calculer la température de la planète.

L'équipe a utilisé l'instrument MIRI (instrument infrarouge moyen) de Webb pour mesurer la lumière du système WASP-43 toutes les 10 secondes pendant plus de 24 heures. « En observant une orbite entière, nous avons pu calculer la température des différents côtés de la planète alors qu'ils tournaient autour de l'horizon », a expliqué Bell. « À partir de là, nous pouvons construire une carte approximative des températures à travers la planète. »

Les mesures montrent que la température moyenne du côté jour est d'environ 2 300 degrés. F (1 250 degrés ° C) – suffisamment chaud pour former du fer. Pendant ce temps, le côté nuit est sensiblement plus frais à 1 100°F (600°C). Les données permettent également de déterminer l'emplacement du point le plus chaud de la planète (« point chaud »), qui est légèrement décalé vers l'est par rapport au point qui reçoit le plus de rayonnement stellaire, là où l'étoile est la plus haute dans le ciel de la planète. Ce déplacement est provoqué par des vents supersoniques, qui déplacent l’air chaud vers l’est.

« Le fait que nous puissions cartographier la température de cette manière est un véritable témoignage de la sensibilité et de la stabilité de Webb », a déclaré le co-auteur Michael Roman de l'Université de Leicester au Royaume-Uni.

Pour interpréter la carte, l’équipe a utilisé des modèles atmosphériques 3D complexes comme ceux utilisés pour comprendre la météo et le climat sur Terre. L’analyse montre que le côté nuit pourrait être recouvert d’une épaisse et haute couche de nuages ​​qui empêche une partie de la lumière infrarouge de s’échapper dans l’espace. En conséquence, le côté nuit – bien que très chaud – apparaît plus sombre et plus frais qu’il ne le serait s’il n’y avait pas de nuages.

Cet ensemble de cartes montre la température de la face visible de l'exoplanète géante des gaz chauds WASP-43 b, lorsque la planète tourne autour de son étoile. Les températures ont été calculées sur la base de plus de 8 000 mesures de luminosité de lumière infrarouge moyenne de 5 à 12 microns détectées depuis le système stellaire et la planète par MIRI (Mid-Infrared Instrument) sur le télescope spatial James Webb de la NASA. En général, plus un objet est chaud, plus il émet de lumière infrarouge moyenne. Crédit image : NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI), Taylor Bell (BAERI), Joanna Barstow (The Open University), Michael Roman (Université de Leicester)

Perte de méthane et vents violents

Le large spectre de lumière infrarouge moyen capturé par Webb a également permis de mesurer la quantité de vapeur d'eau (H₂O) et le méthane (CH₄) partout sur la planète. « Webb nous a donné l'opportunité de savoir exactement quelles molécules nous voyons et d'imposer certaines contraintes sur leur abondance », a déclaré la co-auteure Joanna Barstow de l'Open University au Royaume-Uni.

Les spectres montrent des signes évidents de vapeur d'eau du côté nuit et du côté jour de la planète, fournissant des informations supplémentaires sur la densité des nuages ​​et leur hauteur dans l'atmosphère.

Étonnamment, les données montrent également une nette différence perte Du méthane partout dans l'atmosphère. Bien que le côté jour soit trop chaud pour que le méthane existe (la majeure partie du carbone doit être sous forme de monoxyde de carbone), le méthane devrait être stable et détectable du côté nuit, plus frais.

« Le fait que nous ne voyons pas de méthane nous indique que WASP-43 b doit avoir des vitesses de vent de près de 5 000 milles par heure », a expliqué Barstow. « Si les vents déplaçaient le gaz du côté jour vers le côté nuit, puis le revenant assez rapidement, il n'y aurait pas assez de temps pour que les réactions chimiques attendues produisent des quantités détectables de méthane du côté nuit. »

L'équipe estime qu'en raison de ce mélange provoqué par le vent, la chimie de l'atmosphère est la même sur toute la planète, ce qui n'était pas clair lors de travaux antérieurs avec Hubble et Spitzer.

Référence : « Nuages ​​nocturnes et chimie hors équilibre sur le chaud Jupiter WASP-43b » par Taylor J. Bell, Nicolas Crozet et Patricio E. Kobelo, Laura Kreidberg et Anjali A.A. Peet et Michael T. Roman et Joanna K. Barstow, Jasmina Plisic, Ludmila Carone, Louis-Philippe Collomb, Elsa Ducrot, Mark Hammond, João M. Mendonça, Julien I. Moses, Vivien Parmentier, Kevin B. Stevenson, Lucas Tintorier, Michael Chang, Natalie M. Batalha, Jacob L. Bean, Björn Beneke, Benjamin Charney, Katie L. Chubb, Bryce-Olivier Demaury, Peter Gao, Elspeth K. H. Lee, Mercedes Lopez-Morales, Giuseppe Morello, Emily Rauscher, David K. . Singh, Xianyu Tan, Olivia Vinot, Hannah R. Wakeford, Keshav Agarwal, Eva Maria Ahrer, Munaza K. Allam, Ruben Bayens, David Parrado, Claudio Cáceres, Arin L. Carter, Sarah L. Caswell, Ryan C. Challner, Ian JM Crosfield, Lyn Desin, Jean-Michel Desert, Ian Dobbs-Dixon, Akren Derrick, Nestor Espinosa, Adina D. Feinstein, Neil B. Gibson, Joseph Harrington, Christian Helling, Renew Ho, Nicholas Iero, Eliza M.-R. Compton, Sarah Kendrew, Thaddeus D. Komacek, Jessica Crick, Pierre-Olivier Lagage, Jeremy Leconte, Monica Lindell, Neil T. Lewis, Joshua D. Lothringer, Isaac Malsky, Luigi Mancini, Megan Mansfield, Nathan J. Mayne, Thomas M. Evans Soma, Karan Molaverdkhani, Nikolai K. Nikolov, Matthieu C. Nixon, Enrique Paley, Dominique J.M. Petit de la Roche, Carolyn Piollet, Diana Powell, Benjamin V. Rackham, Aaron D. Schneider, Maria E. Steinrock. Jake Taylor, Louis Wilbanks, Sergey N. Yurchenko, Xi Zhang et Sebastian Ziba, 30 avril 2024, Astronomie naturelle.
DOI : 10.1038/s41550-024-02230-x

L'observation MIRI de WASP-43 b a été réalisée dans le cadre des programmes Webb Early Release Science, qui fournissent aux chercheurs un large éventail de données robustes et en libre accès pour étudier un large éventail de phénomènes cosmiques.

Le télescope spatial James Webb est le principal observatoire des sciences spatiales au monde. Webb résout les mystères de notre système solaire, regarde au-delà des mondes lointains autour d'autres étoiles et explore les structures mystérieuses et les origines de notre univers et la place que nous y occupons. WEB est un programme international mené par la NASA avec ses partenaires l'Agence spatiale européenne (ESA).Agence spatiale européenne) et l'Agence spatiale canadienne.

Équipe de recherche multidisciplinaire¹ Menés par des scientifiques de l'unité de génétique et biologie du développement de l'Institut Curie (CNRS/Inserm/Institut Curie) étudiant les mécanismes qui jouent un rôle dans ce phénomène encore méconnu, ils ont fait une découverte surprenante : le stress fœtal humain est provoqué par la contraction de cellules fœtales. cellules. Ainsi, les problèmes de pression sont dus à un défaut de contractilité de ces cellules, et non à un manque d’adhésion entre elles, comme on le supposait auparavant. Ce mécanisme a déjà été identifié chez les mouches, le poisson zèbre et la souris, mais il s'agit du premier du genre chez l'homme.

En améliorant notre compréhension des premiers stades du développement fœtal humain, l’équipe de recherche espère contribuer à améliorer le traitement antirétroviral, car environ un tiers des inséminations échouent aujourd’hui.²

Les résultats ont été obtenus en cartographiant les tensions superficielles des cellules embryonnaires humaines. Les scientifiques ont également testé les effets de l’inhibition de la contractilité et de l’adhésion cellulaire, et ont analysé la signature mécanique des cellules embryonnaires présentant une contractilité défectueuse.

Remarques: 1– Des scientifiques des entités suivantes ont également participé à l'étude : le Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CNRS/Collège de France/Inserm), le Département de biologie de la reproduction – CECOS (AP-HP), et l'Institut Cochin (CNRS). ) /Inserm/Université de la Ville de Paris).

2–Source : Agence Biomédicale

À une époque où les caméras des téléphones sont capables de prendre des instantanés avec des millions de pixels, un instrument du satellite XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) dirigé par le Japon prend des images scientifiques révolutionnaires en utilisant seulement 36 d'entre eux.

« Cela peut sembler impossible, mais c'est en réalité vrai », a déclaré Richard Kelly, chercheur principal américain pour XRISM au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. « Resolve nous donne un aperçu plus approfondi de la formation et du mouvement des objets émettant des rayons X à l'aide d'une technologie inventée et perfectionnée à Goddard au cours des dernières décennies. »

XRISM (prononcer « crise ») est dirigé par la JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) en collaboration avec la NASA, avec les contributions de l'ESA (Agence spatiale européenne). Il a été mis en orbite en septembre dernier et depuis, il scrute l'univers.

La mission détecte les rayons X « mous », qui ont des énergies jusqu'à 5 000 fois supérieures à la lumière visible. Il explorera les régions les plus chaudes de l’univers, les plus grandes structures et les objets ayant la plus forte gravité, tels que les trous noirs supermassifs au cœur des galaxies lointaines.

XRISM y parvient à l'aide d'un outil appelé Resolve.

« Resolve est plus qu'une simple caméra. Son détecteur mesure la température de chaque rayon X qui le frappe », a déclaré Brian Williams, scientifique du projet XRISM de la NASA à Goddard. « Nous appelons Resolve un microspectromètre car chacun de ses 36 pixels mesure de petites quantités de chaleur transmise par chaque rayon X entrant, nous permettant de voir les empreintes chimiques des éléments qui composent les sources avec des détails sans précédent. »

Pour y parvenir, l'ensemble du détecteur doit être refroidi à -459,58 degrés Fahrenheit (-273,1 degrés Celsius), juste au-dessus du zéro absolu.

L'outil est si précis qu'il peut détecter les mouvements d'objets au sein de la cible, fournissant ainsi une vue 3D efficace. Le gaz se dirigeant vers nous brille avec des énergies légèrement supérieures à la normale, tandis que le gaz s'éloignant de nous émet des énergies légèrement inférieures. Cela permettra par exemple aux scientifiques de mieux comprendre le flux de gaz chauds au sein des amas de galaxies et de suivre le mouvement de divers éléments dans les débris des explosions de supernova.

Resolve emmène les astronomes dans une nouvelle ère d’exploration cosmique, en utilisant seulement trente pixels.