Les tests et réglages finaux des instruments du télescope spatial James-Webb (JWST) seront terminés dans quelques semaines et vous pourrez ensuite démarrer votre premier cycle d’observations dans le cadre de ce qui a été appelé Cycle 1 Observateurs Généraux . (ALLER) programme. Il devrait durer environ un an et ce sont au total environ 6 000 heures d’observations réparties principalement en périodes de moins de 25 heures qui permettront aux équipes retenues pour une proposition d’observation bien précise dans le domaine de l’infrarouge de mener à bien votre programme de recherche . .
Par la magie du WWW anticipée par Arthur Clarke, la noosphère de Teilhard de Chardin donne à chacun accès à la nature des programmes du cycle GO qui aborderont des sujets aussi divers que les exoplanètes, les disques protoplanétaires, les corps célestes du système solaire. , le milieu interstellaire, les grandes structures de l’Univers ou encore les noyaux actifs des galaxies avec leurs trous noirs supermassifs.
On peut donc découvrir que l’équipe dirigée par Laura Kreidberg du Max-Planck Institute for Astronomy va rechercher des signatures volcaniques et géodynamiques sur l’exoplanète rocheuse LHS 3844, sur lesquelles se concentrera l’équipe dirigée par Renyu Hu du célèbre Jet Propulsion Laboratory. .déterminant la composition atmosphérique de la super-Terre 55 Cancri e, tandis que celle dirigée par Alexis Brandeker, de l’Université de Stockholm, tentera de répondre à cette question surprenante : “Est-ce qu’il pleut ? Le soir le 55 Cancri e ?”.
La NASA a publié un communiqué spécifique sur ces deux exoplanètes, interrogeant notamment Laura Kreidberg et Alexis Brandeker.
Cette vidéo montre l’impression d’un artiste de la super-Terre 55 Cancri e se déplaçant devant son étoile. Au cours de leurs transits, les astronomes ont pu recueillir des informations sur l’atmosphère de l’exoplanète. © ESA, Hubble, M. Kornmesser
Le cas de 55 Cancri e est particulièrement intéressant, notamment parce qu’il est énigmatique. Comme le rappelait feu Jean-Luc Goudet dans le précédent article de Futura ci-dessous, 55 Cancri est une étoile double située à seulement 41 années-lumière de la Terre dans la Voie lactée. Cependant, il contient également un système planétaire, sa proximité en fait donc une cible de choix pour l’étude des exoplanètes, en l’occurrence celles autour de 55 Cancer A qui est une naine jaune (55 Cancer B est une naine rouge). Cinq environ 55 Cancer A ont été détectés, dont trois géantes gazeuses comparables à Jupiter.
55 Cancri e (e car c’est la quatrième dans l’ordre des découvertes, pour désigner l’étoile) est plutôt une exoplanète rocheuse, mais depuis une dizaine d’années la détermination de sa nature a subi de nombreux changements. Il est certain que, compte tenu de sa proximité avec son étoile hôte, sa température moyenne de surface est supérieure à 2 000 °C alors que sa période orbitale n’est que de 0,74 jour.
Certains chercheurs ont avancé, à partir de la composition de 55 Cancri A, indicative de celle de la nébuleuse où s’est formée l’étoile et son cortège planétaire, ainsi que dans des modèles numériques de l’intérieur de 55 Cancri e alimentés par la détermination de sa densité et de sa masse . , que l’exoplanète était composée principalement de carbone de fer, de carbure de silicium et éventuellement de silicates. Par conséquent, sa surface et une partie de son intérieur contiendraient une grande quantité de graphite et de diamants.
D’autres avaient conclu que 55 Cancri e était recouvert d’un océan d’eau supercritique au dessus de 1700°C. Au lieu de cela, on pense désormais avoir une atmosphère qui recouvre une surface volcanique de magma en fusion, mais rien n’est vraiment certain, on peut donc penser que ce sont les observations faites par le télescope James-Webb qui vont clarifier les choses.
Une exoplanète en rotation synchrone ou à résonance gravitationnelle ?
Ce qui est certain, c’est que la super-Terre 55 Cancer e ne produit pas toujours la même baisse de luminosité que son étoile hôte lorsqu’elle transite du point de vue d’un observateur de la noosphère. Cela est dû au fait que la super-Terre elle-même produirait une émission variable de son propre rayonnement diurne pour ce même observateur, et toute la question est de savoir ce qui peut provoquer ces variations d’émissions.
A première vue, les lois de la mécanique céleste suggèrent que compte tenu de sa proximité avec son soleil, 55 Cancri e doit être en rotation synchrone, présentant toujours la même face à 55 Cancri a. Par conséquent, le point le plus chaud de la planète, un océan de lave, devrait être celui qui regarde le plus directement l’étoile, et la quantité de chaleur, donc la lumière, qui vient du côté de la journée ne devrait pas beaucoup changer au cours temps.
Ce n’est pas ce que les observations ont montré avec le télescope disparu Spitzer, et on constate aussi que l’endroit le plus chaud de la planète n’est pas directement devant le 55 Cancer, il y a un retard.
L’énigme peut être résolue en invoquant la présence d’une atmosphère avec des courants conduisant à une répartition fluctuante de la chaleur. Ainsi, selon Renyu Hu : « 55 Le Cancer pourrait avoir une atmosphère épaisse dominée par l’oxygène ou l’azote. S’il y a une atmosphère, le JWST a la sensibilité et la gamme de longueurs d’onde pour la détecter et déterminer de quoi elle est faite. »
Si les observations faites jusqu’ici sont compatibles avec l’hypothèse de rotation synchrone, elles ne le prouvent pas. Une situation similaire s’était déjà produite dans le cas de Mercure, il était plus facile de l’observer à certaines périodes de l’année. Or, la planète était en fait dans un état de résonance orbitale dû aux interactions gravitationnelles des planètes et du Soleil, de sorte qu’elle tournait trois fois sur elle-même toutes les deux orbites, ce qui conduisait à la voir toujours présenter le couple face au Soleil à heures. moment où les observations ont été faites.
On peut être victime d’un biais similaire avec 55 Cancri e qui aurait alors un cycle jour-nuit, ce qui fait dire à Alexis Brandeker : « Cela pourrait expliquer pourquoi la partie la plus chaude de la planète bouge. prenez le temps que la surface se réchauffe. Le moment le plus chaud de la journée serait l’après-midi, pas seulement à midi.
Pour prouver cette hypothèse, les astrophysiciens vont donc déterminer la quantité de lumière émise durant quatre orbites, ce qui va détecter des différences entre les hémisphères diurnes et nocturnes. Il est important de noter que, dans cette hypothèse, les silicates devraient être vaporisés dans la région de température extrême du côté jour, ce qui produirait des quantités détectables de gaz SiO à partir de la vaporisation de SiO2 le matin, qui tomberait ensuite en gouttes de lave. le soir et se recristalliserait en SiO2 et tomberait à la surface, redevenant solide la nuit.
Impression d’artiste LHS 3844 b. Pour une traduction française assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur la femelle à droite du rectangle, puis sur “Sous-titres” et enfin sur “Traduire automatiquement”. Choisissez “Français”. © NASA Spitzer
Quelle minéralogie pour l’exoplanète LHS 3844 b ?
Le JWST étudiera également le cas de l’exoplanète LHS 3844 b que Futura avait déjà évoqué dans un précédent article. LHS 3844 b est aussi une super-Terre, mais elle orbite autour d’une étoile de type M, donc une naine rouge plus froide que le soleil à 55 Cancri e. Sa masse est de 2,25 fois celle de la Terre, et bien qu’il lui faille 0,5 jour pour accomplir une orbite autour de son étoile, il fait plus froid que 55 Cancri e.
Cependant, il devrait également s’agir d’une planète très volcanique dont on pense qu’elle n’a pas d’atmosphère selon les observations du télescope Spitzer. Comme il n’est qu’à environ 50 années-lumière du Soleil, le JWST devrait pouvoir nous fournir des informations intéressantes sur la composition des roches à sa surface.
En fait, Laura Kreidberg, qui utilisera l’instrument JWST MIRI avec ses collègues pour effectuer une spectroscopie infrarouge, explique dans un communiqué de presse de la NASA que : “Il s’avère que différents types de roches ont des spectres différents. Vous pouvez voir de vos yeux que le granit est de couleur plus claire que le basalte. Il existe des différences similaires dans la lumière infrarouge émise par les roches. Ainsi, les planétologues mesureront le spectre d’émission thermique à côté du jour de LHS 3844 b, puis le compareront aux spectres de roches connues. Vous devriez également être en mesure de révéler la présence de traces de gaz volcaniques.
Selon Kreidberg, les résultats attendus de ces observations “nous donneront de nouvelles idées fantastiques sur les planètes semblables à la Terre en général, nous aidant à comprendre à quoi ressemblait la Terre primitive quand il faisait chaud sur ces planètes aujourd’hui”.
Une présentation de Spitzer. Pour une traduction française assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur la femelle à droite du rectangle, puis sur “Sous-titres” et enfin sur “Traduire automatiquement”. Choisissez “Français”. © Laboratoire de propulsion à réaction de la NASA
Earth 55 Cancer est détecté infrarouge par Spitzer
Article de Jean-Luc Goudet, publié le 10/05/2012
Lors de la détection de la lumière…