Une équipe d’astronomes de l’Université Northwestern a découvert des nuages de sel dans l’atmosphère de GJ 504 b, surnommée la « Planète Rose », grâce au télescope James Webb. Publiés dans The Astronomical Journal, ces résultats révèlent la composition chimique d’un compagnon de masse planétaire situé à 57 années-lumière de la Terre.
L’objet GJ 504 b a longtemps été une énigme pour l’astrophysique. Découvert en 2013, ce monde se distingue par sa teinte magenta et sa température inhabituellement basse pour un géant gazeux. Alors que la plupart des exoplanètes imagées directement affichent des températures comprises entre 1 000 et 2 000 degrés Fahrenheit, GJ 504 b stagne autour de 550 degrés Fahrenheit (environ 290 degrés Celsius). Cette fraîcheur relative, comparable à celle d’un four à pain, rend l’objet extrêmement faible et difficile à analyser.
L’identité ambiguë d’un compagnon de masse planétaire
La classification de GJ 504 b fait l’objet d’un débat technique. Avec une masse estimée à environ 25 fois celle de Jupiter, l’objet se situe dans une zone grise entre une planète géante et une naine brune — ces « étoiles ratées » qui ne sont jamais devenues assez massives pour déclencher la fusion de l’hydrogène. C’est pourquoi, comme le rapporte Space Daily, les chercheurs utilisent le terme plus prudent de « compagnon de masse planétaire ».
L’âge de l’objet a également été réévalué. Alors que des estimations antérieures suggéraient un âge d’environ 160 millions d’années, la nouvelle étude estime que GJ 504 b a entre 2,5 et 4 milliards d’années. Ce vieillissement explique sa température basse, les géants gazeux refroidissant progressivement au fil des éons.
L’échec des télescopes terrestres face à la précision du JWST
Pendant plus d’une décennie, GJ 504 b a résisté aux analyses spectrales. Plusieurs équipes internationales ont tenté de capturer sa lumière avec les plus grands télescopes terrestres, passant parfois des nuits entières à observer l’objet sans succès. Le signal était trop faible, systématiquement écrasé par l’éclat aveuglant de l’étoile parente.
Le télescope spatial James Webb (JWST) a brisé cette impasse en seulement deux heures. En utilisant l’instrument NIRSpec pour enregistrer des longueurs d’onde allant de 2,9 à 5,3 microns, et grâce à des techniques de traitement de données avancées pour supprimer le halo de l’étoile, les chercheurs ont isolé le spectre du compagnon.
« Lorsque nous avons enfin obtenu son spectre, il a immédiatement paru intéressant. Mais une fois que nous avons commencé à creuser davantage dans les données, nous avons réalisé que ce n’était pas comme tout ce que nous avions analysé auparavant.
La découverte des nuages de sel et la chimie atmosphérique
L’analyse du spectre a révélé une composition riche : de la vapeur d’eau, du méthane, du dioxyde de carbone, de l’ammoniac et du sulfure d’hydrogène. Cependant, les modèles astrophysiques conventionnels ne correspondaient pas aux données observées. Les simulations ne devenaient physiquement possibles que lorsque les chercheurs intégraient la présence de nuages dans leurs calculs.
Parmi trois types de nuages testés, ceux composés de sel étaient les seuls à correspondre parfaitement aux signatures lumineuses. Selon CBS News, ces nuages de sel représentent un intermédiaire atmosphérique : ils se forment dans des environnements trop chauds pour l’eau ou l’ammoniac (comme sur Terre ou Jupiter), mais trop froids pour les silicates trouvés sur des mondes beaucoup plus brûlants.
« Nous avons été très surpris, car on avait théorisé que des nuages de sel pourraient exister dans l’atmosphère de compagnons à ces températures, disons de 500 à 700 degrés Fahrenheit, mais en général, on n’observe aucun type de signature de nuages à de telles températures, donc nous avons été très surpris.
L’étude a également mis en évidence une « chimie de déséquilibre ». Dans une atmosphère stable, les gaz atteignent un équilibre prévisible. Or, les gaz de GJ 504 b sont brassés, suggérant que des molécules sont remontées des couches internes plus chaudes vers la surface plus rapidement qu’elles ne peuvent se stabiliser.
Implications sur la formation des mondes géants
La composition chimique de cette « planète rose et gonflée » offre des indices précieux sur son origine. L’atmosphère est enrichie en éléments lourds, ce que les astronomes appellent des « métaux ». Comme le souligne StudyFinds, ce profil métallique fournit une preuve provisoire d’une formation de type planétaire, où l’objet se serait construit à partir de matériaux rocheux, à l’image de la formation de Jupiter.
Toutefois, la question n’est pas totalement tranchée. Les chercheurs admettent qu’une évolution de type naine brune reste possible. La capacité du JWST à détecter des objets aussi froids et pâles ouvre néanmoins la voie à l’étude d’une nouvelle classe de mondes.
L’analyse de GJ 504 b démontre que les modèles atmosphériques doivent désormais systématiquement prendre en compte la possibilité de nuages exotiques pour les objets froids. À mesure que le JWST explorera des cibles encore plus froides, les astronomes s’attendent à trouver d’autres objets présentant des ratios métal/hydrogène élevés par rapport au Soleil, affinant ainsi notre compréhension de la diversité des systèmes stellaires dans la constellation de la Vierge et au-delà, comme le précise ZME Science.
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