Des astronomes ont capté pour la première fois la modification en temps réel des nuages d’eau sur la naine brune WISE 0855, située à 7,5 années-lumière de la Terre. Grâce au télescope spatial James Webb, une équipe dirigée par l’Observatoire Steward de l’Université d’Arizona a suivi les variations atmosphériques de cet astre.
L’observation, menée par des chercheurs de l’Observatoire Steward de l’Université d’Arizona, a permis d’analyser la lumière infrarouge de cet astre lors d’une période de rotation de onze heures, au cours de laquelle le télescope spatial James Webb a enregistré un spectre lumineux toutes les quinze minutes, offrant une précision inédite sur la composition de son atmosphère.
L’exploration de WISE 0855 par le télescope spatial James Webb
Classée parmi les naines brunes, WISE 0855 possède une taille comparable à celle de Jupiter, ce qui la rend environ deux fois plus lourde que la géante, et les experts la qualifient souvent d’« étoile ratée » en raison de son incapacité à soutenir la fusion de l’hydrogène dans son noyau. Cet objet céleste se déplace librement dans l’espace sans orbiter autour d’une étoile, ce qui évite l’éblouissement d’un astre hôte et facilite son étude directe. Sa température atmosphérique descend à environ 265 kelvins, soit 17 degrés Fahrenheit, ce qui en fait la naine brune la plus froide connue à ce jour.
Auparavant, les scientifiques dépendaient de la photométrie pour étudier ce type d’objet distant. Cette technique globale ne permettait pas de dissocier les influences respectives de la température, des nuages et de la chimie atmosphérique. L’utilisation du spectromètre à résolution moyenne du télescope a changé la donne en décomposant la lumière selon les longueurs d’onde des différentes molécules présentes.
Avant JWST, nous avions seulement la photométrie, qui mélangeait les effets des nuages, de la chimie et de la température. Maintenant, nous pouvons réellement les distinguer.
Dr. Brittany Miles, chercheuse post-doctorante à l’Observatoire Steward
La dynamique des nuages d’eau et des gaz profonds
Les données spectrographiques recueillies ont révélé que les nuages d’eau situés dans la haute atmosphère de l’astre s’épaississent et s’amincissent au fil de sa rotation. En parallèle, les chercheurs ont détecté une pulsation rythmique de deux gaz spécifiques : le monoxyde de carbone. Cette activité est alimentée par la chaleur interne de l’objet, qui provoque des mouvements de convection faisant remonter les gaz des couches inférieures plus chaudes, un phénomène comparé par Mashable au fonctionnement d’une lampe à lave.
Pour illustrer la complexité de l’analyse à travers ces strates nuageuses et gazeuses, l’équipe scientifique utilise une analogie visuelle précise.
Les photons traversent l’atmosphère et s’échappent dans l’espace. C’est comme regarder le monde à travers une moustiquaire, où l’écran filtre une partie de la lumière. Nous apprenons à connaître le monde de chaque côté de l’écran, mais nous devons aussi comprendre l’écran lui-même.
Les implications pour l’étude des exoplanètes lointaines
Bien que WISE 0855 ne soit pas une planète habitable et appartienne à la catégorie des naines brunes — des astres trop massifs pour être de simples géantes gazeuses mais dépourvus de la masse nécessaire pour enclencher la fusion nucléaire de l’hydrogène —, son comportement atmosphérique présente des similitudes frappantes avec celui de Jupiter. Les chercheurs soulignent que ces observations démontrent l’existence d’un continuum de comportements physiques entre les planètes géantes et les naines brunes.
Les résultats de cette étude font l’objet d’un léger désaccord de publication entre les sources : alors que ZMEScience et The Astrophysical Journal placent les travaux dans The Astrophysical Journal, Mashable et BGR indiquent pour leur part qu’ils ont été acceptés pour publication dans The Astronomical Journal, l’Université d’Arizona ayant de son côté annoncé publiquement les conclusions dès le 8 octobre. Quoi qu’il en soit, ces données suggèrent que les lois fondamentales régissant la convection et la formation des nuages sont universelles. Les méthodes validées sur WISE 0855 pourraient ainsi aider les astronomes à décoder les atmosphères d’exoplanètes plus petites et plus difficiles à observer que le télescope explore actuellement.
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