Une équipe internationale d'astronomes exploitant le télescope spatial James Webb (JWST), développé par la NASA, l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale canadienne (ASC), a mesuré directement un déséquilibre atmosphérique spectaculaire entre les hémisphères du matin et du soir de WASP-107b, une exoplanète située à environ 200 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge. Publiée dans la revue Nature Astronomy, cette étude constitue la première caractérisation spatiale d'une asymétrie est-ouest sur un monde extrasolaire.
Surnommée planète « barbe à papa » en raison de sa très faible densité, WASP-107b possède un diamètre proche de celui de Jupiter (94 % de son rayon) mais seulement un dixième de sa masse. Orbitant très près de son étoile naine orange en 5,7 jours, elle est verrouillée gravitationnellement : l'une de ses faces est plongée dans un jour éternel tandis que l'autre demeure dans une nuit permanente.
Isoler la lumière de l'aube et du crépuscule sur une planète « barbe à papa »
Dirigés par l'astronome Matthew Murphy de l'Observatoire Steward de l'Université d'Arizona, en collaboration avec des chercheurs européens, les scientifiques ont utilisé l'instrument proche infrarouge NIRCam du Webb lors du transit de la planète devant son étoile afin d'analyser séparément la lumière filtrant à travers le limbe oriental (le soir) et le limbe occidental (le matin).
Les spectres révèlent que le côté soir de WASP-107b est environ 180 kelvins (180 °C) plus chaud que son côté matin — atteignant près de 870 kelvins au crépuscule contre 690 kelvins à l'aube. Ce contraste thermique favorise la formation d'épais nuages de silicates à haute altitude sur le flanc matinal refroidi après son passage dans l'hémisphère nocturne, alors que le côté soir présente un ciel plus dégagé où apparaissent clairement les signatures de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone et du dioxyde de soufre.
“Pour la première fois depuis l'espace, nous pouvons distinguer le matin et le soir dans l'atmosphère d'une exoplanète et observer l'interaction des vents, des nuages et du rayonnement stellaire.”
Comment le verrouillage gravitationnel et les vents équatoriaux façonnent le climat
Alors que les modèles théoriques prévoyaient une telle asymétrie principalement sur des Jupiters ultra-chauds dépassant 1 500 kelvins, cette découverte sur une planète plus tempérée démontre le rôle déterminant des courants-jets équatoriaux rapides dans les atmosphères dilatées à faible gravité.
Ces travaux ouvriront la voie à des modélisations climatiques tridimensionnelles beaucoup plus précises pour les observations futures du James Webb ainsi que pour la mission européenne Ariel dédiée à l'étude chimique des exoplanètes.
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