Tweet

Une nouvelle observation de K2-18 b, une exoplanète 8,6 fois plus massive que la Terre, par le télescope spatial James Webb de la NASA a révélé la présence de molécules contenant du carbone, notamment du méthane et du dioxyde de carbone. La découverte de M. Webb vient s’ajouter à de récentes études suggérant que K2-18 b pourrait être une exoplanète de type Hycean, c’est-à-dire susceptible de posséder une atmosphère riche en hydrogène et une surface recouverte d’un océan d’eau.

Les premières informations sur les propriétés atmosphériques de cette exoplanète de la zone habitable ont été obtenues grâce aux observations du télescope spatial Hubble de la NASA, qui ont donné lieu à d’autres études qui ont depuis lors modifié notre compréhension du système.

K2-18 b est en orbite autour de l’étoile naine froide K2-18, dans la zone habitable, à 120 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Lion. Les exoplanètes telles que K2-18 b, dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune, ne ressemblent à rien dans notre système solaire. En l’absence de planètes voisines équivalentes, ces « sous-Neptune » sont mal connues et la nature de leur atmosphère fait l’objet d’un vif débat parmi les astronomes.

L’idée que la sous-Neptune K2-18 b pourrait être une exoplanète de la famille des Hycéens est intrigante, car certains astronomes pensent que ces mondes sont des environnements prometteurs pour la recherche de preuves de vie sur des exoplanètes.

« Nos résultats soulignent l’importance de prendre en compte divers environnements habitables dans la recherche de la vie extraterrestre », explique Nikku Madhusudhan, astronome à l’université de Cambridge et auteur principal de l’article annonçant ces résultats. « Traditionnellement, la recherche de la vie sur les exoplanètes se concentre principalement sur les petites planètes rocheuses, mais les mondes Hycéan plus grands sont beaucoup plus propices aux observations atmosphériques ».

L’abondance du méthane et du dioxyde de carbone, ainsi que l’absence d’ammoniac, confirment l’hypothèse de l’existence d’un océan d’eau sous une atmosphère riche en hydrogène dans K2-18 b. Ces premières observations de Webb ont également permis de détecter une molécule appelée sulfure de diméthyle (DMS). Sur Terre, cette molécule n’est produite que par la vie. La majeure partie du DMS présent dans l’atmosphère terrestre est émise par le phytoplancton dans les environnements marins.

La déduction de la présence de DMS est moins solide et nécessite une validation plus poussée. « Les prochaines observations de Webb devraient permettre de confirmer si le DMS est effectivement présent dans l’atmosphère de K2-18 b à des niveaux significatifs », a expliqué Madhusudhan.

Bien que K2-18 b se trouve dans la zone habitable et que l’on sache désormais qu’elle abrite des molécules carbonées, cela ne signifie pas nécessairement que la planète peut abriter la vie. La grande taille de la planète – avec un rayon 2,6 fois supérieur à celui de la Terre – signifie que l’intérieur de la planète contient probablement un grand manteau de glace à haute pression, comme Neptune, mais avec une atmosphère plus fine et riche en hydrogène et une surface océanique. Les mondes hycéaniques sont censés posséder des océans d’eau. Cependant, il est également possible que l’océan soit trop chaud pour être habitable ou liquide.

« Bien que ce type de planète n’existe pas dans notre système solaire, les sous-Neptune sont le type de planète le plus courant connu à ce jour dans la galaxie », explique Subhajit Sarkar, membre de l’équipe de l’université de Cardiff. « Nous avons obtenu le spectre le plus détaillé d’une sous-Neptune de la zone habitable à ce jour, ce qui nous a permis de déterminer les molécules présentes dans son atmosphère ».

La caractérisation des atmosphères d’exoplanètes telles que K2-18 b – c’est-à-dire l’identification de leurs gaz et de leurs conditions physiques – est un domaine très actif de l’astronomie. Cependant, ces planètes sont éclipsées – littéralement – par l’éclat de leurs étoiles parentes beaucoup plus grandes, ce qui rend l’exploration des atmosphères d’exoplanètes particulièrement difficile.

L’équipe a contourné ce problème en analysant la lumière de l’étoile mère de K2-18 b lorsqu’elle traverse l’atmosphère de l’exoplanète. K2-18 b est une exoplanète en transit, ce qui signifie que nous pouvons détecter une baisse de luminosité lorsqu’elle traverse la face de son étoile hôte. C’est ainsi que l’exoplanète a été découverte en 2015 par la mission K2 de la NASA. Cela signifie que lors des transits, une infime partie de la lumière de l’étoile traverse l’atmosphère de l’exoplanète avant d’atteindre les télescopes tels que Webb. Le passage de la lumière de l’étoile dans l’atmosphère de l’exoplanète laisse des traces que les astronomes peuvent reconstituer pour déterminer les gaz de l’atmosphère de l’exoplanète.

« Ce résultat n’a été possible que grâce à l’étendue de la gamme de longueurs d’onde et à la sensibilité sans précédent de Webb, qui ont permis une détection robuste des caractéristiques spectrales avec seulement deux transits », a déclaré Madhusudhan. « À titre de comparaison, une observation de transit avec Webb a fourni une précision comparable à huit observations avec Hubble menées sur quelques années et dans une gamme de longueurs d’onde relativement étroite.

« Ces résultats sont le fruit de seulement deux observations de K2-18 b, et de nombreuses autres sont en cours », a expliqué Savvas Constantinou, membre de l’équipe de l’Université de Cambridge. « Cela signifie que notre travail n’est qu’une première démonstration de ce que Webb peut observer dans les exoplanètes de la zone habitable ».

Les résultats de l’équipe ont été acceptés pour publication dans The Astrophysical Journal Letters.

L’équipe a maintenant l’intention de mener des recherches complémentaires avec le spectrographe MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope qui, espère-t-elle, validera davantage ses résultats et fournira de nouvelles informations sur les conditions environnementales de K2-18 b.

« Notre objectif ultime est d’identifier la vie sur une exoplanète habitable, ce qui transformerait notre compréhension de notre place dans l’univers », conclut Madhusudhan. « Nos résultats constituent une étape prometteuse vers une compréhension plus approfondie des mondes Hycéens dans cette quête ».

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

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.nasa.gov/

(120)