Les astronomes utilisant le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA ont capturé les premiers spectres à résolution moyenne de WISE J085510.83-071442.5, une naine brune ultra-froide située à seulement 7,4 années-lumière, et ont découvert que son atmosphère est tout sauf statique.
« C’est la première fois que nous pouvons confirmer que les nuages d’eau deviennent de plus en plus fins et plus épais sur un monde proche », a déclaré le Dr Brittany Miles, chercheuse postdoctorale à l’Observatoire Steward.
« Avant Webb, nous n’avions que la photométrie, qui mélangeait les effets des nuages, de la chimie et de la température. Maintenant, nous pouvons réellement les distinguer. »
WISE J085510.83-071442.5 (WISE 0855 en abrégé) a environ deux fois la masse de Jupiter et presque la même taille.
À environ 265 K (moins 8 degrés Celsius ou 17 degrés Fahrenheit), la naine brune est suffisamment froide pour héberger des nuages d’eau en hauteur dans son atmosphère, mais suffisamment chaude pour empêcher l’ammoniac de se condenser.
Cela en fait un laboratoire naturel rare pour étudier la façon dont les nuages et la chimie atmosphérique interagissent au-delà de notre système solaire.
Le Dr Miles et ses collègues ont utilisé l’instrument NIRSpec de Webb pour enregistrer le spectre de WISE 0855 toutes les 15 minutes pendant 11 heures.
Étant donné que les données sont des spectres plutôt que de simples mesures de luminosité, ils ont pu voir quelles molécules étaient responsables des changements, plutôt que de simplement noter que l’objet devenait plus lumineux ou plus sombre.
« Les photons traversent l’atmosphère et s’échappent dans l’espace », a déclaré le Dr Mark Marley, astronome à l’Université de l’Arizona.
« C’est comme regarder le monde à travers une porte moustiquaire, où l’écran filtre une partie de la lumière. »
« Nous apprenons à connaître le monde des deux côtés de l’écran, mais nous devons aussi comprendre l’écran lui-même. »
En comparant les données avec les modèles atmosphériques, les astronomes ont découvert que les nuages d’eau sont nécessaires pour correspondre à la forme globale du spectre de WISE 0855.
Leur modèle le mieux adapté était un monde nuageux incluant également un mélange de produits chimiques.
« Nous voyons les nuages d’eau devenir de plus en plus épais et les gaz profonds monter et descendre, et nous pouvons réellement les observer changer en temps réel », a déclaré le Dr Miles.
« La véritable valeur de cette découverte ne réside pas seulement dans ce qu’elle nous apprend sur WISE 0855 en particulier, mais dans ce qu’elle suggère sur les atmosphères planétaires de manière plus générale. »
« La physique de base de la convection, des nuages et de la chimie qui régit Jupiter régit également ce monde froid et flottant à plus de 7 années-lumière. »
« Si cette physique est universelle, elle s’applique aux exoplanètes géantes gazeuses que les astronomes commencent maintenant à étudier sérieusement avec Webb. »
« Même si les naines brunes ne sont pas de vraies planètes, elles présentent un comportement semblable à celui d’une planète. »
« Il existe un spectre de comportements, et non une ligne dure entre les naines brunes et les planètes. »
« Jupiter et cet objet semblent nettement différents, mais ils ont des conditions météorologiques similaires. »
« Il existe des bases physiques et chimiques qui peuvent être appliquées à tous ces mondes. »
L’article de l’équipe sera publié dans le Journal astronomique.
