Le télescope spatial James Webb a mesuré un écart thermique extrême entre le jour et la nuit sur l’exoplanète WASP-18b, selon des données analysées par la NASA. Cette planète, verrouillée gravitationnellement, présente un côté diurne brûlant atteignant environ 2 700 degrés Celsius, tandis que sa face nocturne reste nettement plus froide.
Configuration orbitale et verrouillage gravitationnel
L’exoplanète WASP-18b, un Jupiter chaud situé à environ 400 années-lumière de la Terre, présente une configuration orbitale dite de verrouillage gravitationnel. Ce phénomène signifie qu’elle présente toujours la même face à son étoile, créant un hémisphère en plein jour perpétuel et un autre plongé dans une nuit éternelle.
Les observations du télescope James Webb (JWST) confirment que cette asymétrie génère l’une des différences de température les plus marquées jamais observées sur une planète gazeuse. Le côté jour absorbe un flux d’énergie massif, poussant les températures atmosphériques à des niveaux où certains métaux peuvent se vaporiser. À l’opposé, la face nocturne, bien que toujours chaude par rapport aux standards terrestres, ne reçoit aucune radiation directe, créant un gradient thermique violent.
Cartographie thermique via l’instrument MIRI
Pour obtenir ces données, les astronomes ont utilisé l’instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument). Contrairement aux instruments qui analysent la lumière filtrée lors d’un transit, MIRI a permis de mesurer l’émission thermique directe de la planète alors qu’elle orbitait autour de son étoile.
Cette technique, appelée courbe de phase, consiste à observer la luminosité infrarouge de la planète tout au long de sa rotation. En enregistrant les variations d’intensité, les chercheurs ont pu cartographier la distribution de la chaleur. Les résultats montrent que la chaleur ne reste pas concentrée exactement au point subsolaire — l’endroit où l’étoile est au zénith — mais se déplace légèrement.
L’observation de ce décalage du point chaud nous permet de comprendre comment l’énergie est transportée depuis le côté jour vers le côté nuit.C’est la preuve directe de vents atmosphériques extrêmement puissants.
Dynamique des vents et circulation atmosphérique
Le déplacement du point chaud indique la présence de vents globaux massifs qui redistribuent une partie de l’énergie thermique. Sur WASP-18b, ces courants atmosphériques transportent la chaleur du côté éclairé vers la face sombre, mais l’efficacité de ce transfert reste limitée.
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L’analyse spectrale effectuée par le JWST révèle que l’atmosphère est composée principalement d’hydrogène et d’hélium, avec des traces de vapeur d’eau et de monoxyde de carbone. La densité de ces gaz influence la capacité de la planète à transporter la chaleur. Sur WASP-18b, la chaleur est dissipée très rapidement sur le côté jour, ce qui explique pourquoi la face nocturne ne parvient pas à atteindre des températures comparables.
Cette dynamique crée des zones de turbulence atmosphérique aux frontières entre le jour et la nuit, où les différences de pression et de température sont les plus brutales.
Comparaison thermodynamique des Jupiters ultra-chauds
L’étude de WASP-18b permet de situer cette planète par rapport à d’autres géantes gazeuses analysées précédemment, comme WASP-121b. Si les deux planètes sont classées comme des Jupiters ultra-chauds, la gestion thermique diffère.
Sur WASP-121b, les données suggèrent une redistribution de la chaleur légèrement plus efficace, possiblement due à une composition atmosphérique différente ou à une interaction magnétique plus forte avec son étoile. WASP-18b, en revanche, se distingue par un contraste plus net, soulignant que la proximité avec l’étoile et la masse de la planète jouent des rôles distincts dans la thermodynamique atmosphérique.
Les chercheurs notent que plus une planète est massive et proche de son étoile, plus le gradient thermique tend à être extrême, à moins que des vents supersoniques ne parviennent à homogénéiser la température.
L’écart de température entre le jour et la nuit a des conséquences directes sur la chimie de l’atmosphère. Les molécules qui sont stables sur la face nocturne peuvent se dissocier sous l’effet de la chaleur intense du côté jour.
Le JWST a détecté des variations dans la présence de certaines espèces chimiques selon la position de la planète dans son orbite. Ce phénomène de chimie dépendante de la température suggère que WASP-18b agit comme un laboratoire naturel pour étudier la stabilité des molécules dans des conditions extrêmes.
Les prochaines étapes de l’observation visent à déterminer si des nuages de silicates ou de métaux se forment sur la face nocturne, là où les températures chutent suffisamment pour permettre la condensation de matériaux qui seraient gazeux sur le côté jour.
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