Les astronomes ont pour la première fois observé des différences nettes entre les régions de l’aube et du crépuscule dans l’atmosphère d’une exoplanète géante située en dehors du système solaire. La détection, réalisée avec le télescope spatial James Webb, implique WASP-121 b, un Jupiter ultra-chaud aux températures extrêmes.
La planète est si proche de son étoile que la rotation est synchronisée avec l’orbite, ce qui maintient un hémisphère en permanence face à l’étoile, chauffé à environ 2 500°C, tandis que la face nuit reste à environ 1 775°C plus froide. Cette configuration crée des zones de transition marquées appelées terminateurs.
Variations confirmées entre les terminateurs
Les observations ont révélé une asymétrie dans l’absorption de la lumière infrarouge lors du transit de la planète. Le terminateur de l’après-midi (crépuscule) absorbe plus de lumière que le terminateur du matin (aube), ce qui indique différentes températures et compositions chimiques.
Des vents forts transportent la chaleur du côté jour vers le côté nuit, réchauffant davantage la région dans l’après-midi. À mesure que la température augmente, cette zone s’étend, ce qui élargit la section transversale de la planète et modifie la façon dont elle filtre la lumière de l’étoile.
Les données de l’instrument NIRSpec de James Webb ont également montré une augmentation du signal de monoxyde de carbone au crépuscule, un effet attribué à la température et une réduction réelle de la quantité de vapeur d’eau, qui se dissocie à haute température.
Côté jour et nuit d’une planète extrême
WASP-121 b a des températures moyennes d’environ 2 770 Kelvin (près de 2 500°C) du côté jour et de 1 000 Kelvin (environ 725°C) du côté nuit. Lors du transit, la rotation de la planète d’environ 30 degrés permet de cartographier avec précision différentes longitudes de l’atmosphère.
Cette technique exploite la variation temporelle du signal lumineux filtré par l’atmosphère, convertissant le temps en position longitudinale. Les chercheurs ont évité la moyenne habituelle de tout le trafic et ont autorisé des variations temporelles, obtenant ainsi un meilleur ajustement statistique aux données.
Limites des modèles atmosphériques actuels
Les modèles simulés ont confirmé l’effet de la variation de température, mais le signal observé était plus important que prévu. Les scientifiques soupçonnent la présence de nuages de silicate dans le terminateur du matin, qui bloquent le rayonnement infrarouge et simulent des températures plus basses.
Ce type d’observation révèle des lacunes dans les modèles actuels, qui peinent encore à intégrer les nuages de manière réaliste. Des ajustements préliminaires ont amélioré l’accord, mais des modèles plus sophistiqués seront nécessaires.
Parcours pour de futures études
La méthode ouvre la voie à la cartographie de la structure longitudinale d’autres Jupiters ultrachauds. Les chercheurs ont déjà identifié des cibles supplémentaires avec une plage de température et une vitesse de rotation appropriées pour répéter l’analyse.
L’étude a été dirigée par Cyril Gapp, doctorant à l’Institut Max Planck d’astronomie, en Allemagne, et publiée ce mercredi (6/10) dans la revueAstronomie naturelle.