Le JWST Découvre des Nuages de Glace sur une Planète Géante Extra-Terrestre, les Scientifiques Stupéfaits par le Concept de 'Météo'

Dans un développement qui pousse les astronomes à réviser leurs modèles et peut-être leurs attentes, le télescope spatial James Webb a repéré des nuages de glace d'eau sur une géante gazeuse lointaine. Cette découverte, menée par Elisabeth Matthews de l'Institut Max Planck d'astronomie (MPIA), a été faite sur la planète Epsilon Indi Ab, un analogue de Jupiter qui s'avère apparemment plus complexe qu'on ne le lui accordait.

Cela marque une étape significative dans la longue et lente marche qui consiste non plus seulement à trouver des exoplanètes, mais à réellement les comprendre. Pendant des décennies, de 1995 jusqu'à environ 2022, le jeu consistait simplement en la découverte par des méthodes indirectes. Le lancement du JWST en 2022 a changé la donne, permettant une étude atmosphérique détaillée, même si nous sommes encore à quelques télescopes de pouvoir vérifier la présence de panneaux de pelouse extraterrestres.

Comme l'a exprimé l'autrice principale Elisabeth Matthews avec une perspective admirable : « Le JWST nous permet enfin d'étudier en détail des planètes analogues à celles de notre système solaire. Si nous étions des extraterrestres, à plusieurs années-lumière, et que nous regardions vers le Soleil, le JWST est le premier télescope qui nous permettrait d'étudier Jupiter en détail. » La sous-entendu étant, bien sûr, qu'étudier la Terre en détail nécessiterait une technologie que nous n'avons pas encore inventée, ce qui est probablement pour le mieux.

Étudier de véritables planètes analogues à Jupiter a été délicat car la méthode la plus simple nécessite qu'elles passent devant leur étoile, ce qui favorise les géantes gazeuses chaudes et proches. L'équipe de Matthews a contourné ce problème en imagant directement Epsilon Indi Ab à l'aide de l'instrument infrarouge moyen MIRI du JWST. La planète, en orbite autour de l'étoile Epsilon Indi A dans la constellation de l'Indien, est un gros bonhomme avec une masse de 7,6 Jupiters mais un diamètre similaire. Elle orbite environ quatre fois plus loin de son étoile légèrement plus froide que Jupiter du Soleil, lui donnant une température de surface entre 200 et 300 Kelvin (-70 à +20 °C). C'est plus chaud que les 140 K de Jupiter, une chaleur résiduelle de sa formation qui se dissipera lentement sur des milliards d'années.

L'équipe a utilisé un coronographe sur MIRI pour bloquer la lumière de l'étoile et a capturé des images à 11,3 μm, juste en dehors d'une longueur d'onde associée à l'ammoniac. En les comparant à des images de 2024 à 10,6 μm, ils ont pu estimer les niveaux d'ammoniac. Le matériel construit par le MPIA mérite ici un coup de chapeau.

La surprise ? L'atmosphère supérieure de Jupiter est dominée par des gaz et des nuages d'ammoniac. On s'attendait à ce qu'Epsilon Indi Ab ait beaucoup de gaz ammoniac, mais pas de nuages. Au lieu de cela, les observations ont montré moins d'ammoniac que prévu. L'explication principale ? D'épais nuages de glace d'eau, irréguliers, comme les cirrus terrestres, gênent la vue.

Cela présente un problème délicieux pour les astronomes, dont les modèles informatiques simplifient souvent les choses en ignorant les nuages parce qu'ils sont difficiles à simuler. Le co-auteur James Mang de l'Université du Texas à Austin l'a qualifié de « super problème à avoir », notant que le JWST révèle une complexité que les modèles commencent maintenant « à saisir ».

L'avenir s'annonce nuageux de la meilleure façon. Le télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA, dont le lancement est prévu en 2026-2027 avec le MPIA comme partenaire, devrait être excellent pour détecter directement les nuages réfléchissants de glace d'eau. Pendant ce temps, l'équipe de Matthews cherche à obtenir plus de temps d'observation avec le JWST pour étudier d'autres analogues froids de Jupiter, jetant les bases de l'objectif ultime : étudier des mondes semblables à la Terre et, un jour, chercher des signes que nous ne sommes pas seuls.

Les résultats sont publiés dans l'Astrophysical Journal Letters par E. C. Matthews et al. Les chercheurs du MPIA impliqués sont Elisabeth Matthews et Bhavesh Rajpoot, en collaboration avec James Mang et Caroline Morley (Université du Texas à Austin), Aarynn Carter et Mathilde Mâlin (Institut des sciences du télescope spatial), et d'autres.