Une atmosphère détectée sur une super-Terre rocheuse
Les super-Terres, ces planètes rocheuses légèrement plus grandes et plus massives que notre Terre, représentent plus d’un tiers des 5 000 exoplanètes identifiées à ce jour. Étant absentes de notre Système solaire, leur étude est essentielle pour comprendre leur atmosphère. Récemment, Brice-Olivier Demory, astrophysicien à l’université de Berne, en Suisse, et son équipe ont annoncé la première détection d’une atmosphère autour de la super-Terre 55 Cancri e, grâce au télescope spatial James Webb (JWST).
55 Cancri e fait partie d’un système de cinq planètes orbitant autour d’une étoile semblable au Soleil, située à seulement 40 années-lumière de la Terre. Bien que la nomenclature des exoplanètes attribue la lettre « a » à l’étoile centrale et « b » à la première planète, 55 Cancri e est en réalité la première planète de ce système, en raison d’une détection initiale erronée en 2004. Ce n’est qu’en 2010, après une réanalyse des données, que ses paramètres ont été affinés. Actuellement, 55 Cancri e a un rayon 1,8 fois supérieur à celui de la Terre et une masse environ huit fois supérieure, effectuant une orbite autour de son étoile en seulement 18 heures.
Cette super-Terre présente une rotation synchrone avec son étoile, montrant toujours la même face, comme la Lune avec la Terre. En 2012, grâce aux observations du télescope Spitzer, la température de la face éclairée de 55 Cancri e a été estimée à environ 1 800 °C. Des mes ultérieures en 2016 ont permis d’établir une carte de température, révélant un décalage du point le plus chaud de la surface, suggérant une circulation atmosphérique. Cela a constitué un premier indice de la présence d’une atmosphère, bien que les données précédentes n’aient pas permis d’établir cette hypothèse avec certitude.
Avec le JWST, Demory et son équipe ont pu observer 55 Cancri e de manière plus précise. Étant trop proche de son étoile, il n’est pas possible d’isoler l’exoplanète. Les chercheurs ont comparé la lumière reçue lorsque l’étoile cachait 55 Cancri e avec celle reçue lorsque la planète était visible. Cela a conduit à deux découvertes majeures.
Premièrement, l’analyse des spectres avec l’instrument NIRCam a révélé la présence de molécules de dioxyde de carbone (CO₂) ou de monoxyde de carbone (CO) dans l’atmosphère. Deuxièmement, l’instrument MIRI a mesuré la température de la planète, qui s’est avérée être d’environ 1 500 °C, soit 300 °C de moins que prévu. Cette différence de température peut être expliquée par une atmosphère capable de transférer la chaleur de la face éclairée vers la face cachée. Demory a noté que ces deux indices renforcent l’hypothèse d’une atmosphère.
L’atmosphère de 55 Cancri e, principalement composée de CO₂ ou de CO, semble être une atmosphère secondaire, formée après la création de la planète. Étant très proche de son étoile, les vents stellaires érodent constamment son atmosphère. Cependant, la surface de 55 Cancri e pourrait abriter un océan magmatique qui relâche du CO₂ et du CO, renouvelant ainsi son atmosphère de manière continue, bien que le rythme de ce renouvellement reste à déterminer.
La quantité de CO₂ et CO, ainsi que l’épaisseur de l’atmosphère, doivent encore être évaluées. Actuellement, la pression atmosphérique n’a pu être estimée qu’avec une grande incertitude, située entre celle de Mars et celle de Vénus, soit entre cent fois moins et 100 fois plus que la pression terrestre. D’après Demory, c’est « la meilleure preuve à ce jour d’une atmosphère autour d’une exoplanète rocheuse », tout en soulignant la nécessité de preuves supplémentaires pour confirmer cette découverte.
Source : Pour la Science.
