Une équipe de l’Université Northwestern a utilisé le télescope James Webb pour analyser l’atmosphère de GJ504b, une planète géante située à 57 années-lumière dans la constellation de la Vierge. Les observations révèlent des nuages de chlorure de potassium et de sulfure de zinc, et révisent la masse de l’objet à 25 fois celle de Jupiter.
Un voile de sel tourbillonne dans les hautes couches atmosphériques de GJ504b. Les observations du télescope spatial James Webb (JWST) viennent de confirmer un phénomène théorisé par les astrophysiciens il y a plus de quinze ans sans avoir jamais pu le démontrer comme la présence de nuages salins autour d’un objet céleste froid. Publiée dans l’Astronomical Journal, l’analyse spectroscopique pilotée par Aneesh Baburaj, chercheur postdoctoral à l’Université Northwestern, bouscule les modèles atmosphériques jusqu’ici utilisés pour décrire les corps substellaires.
Un monde magenta insaisissable
Surnommée la « Planète Rose » en raison des teintes magenta captées en imagerie directe, GJ504b orbite autour d’une étoile comparable au Soleil, à 57 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Vierge. Découvert en 2013, l’objet a longtemps déconcerté la communauté astronomique. Sa température de surface avoisine les 290 degrés Celsius, soit l’équivalent thermique d’un four à pain domestique. Un chiffre singulièrement bas au regard des autres exoplanètes directement photographiées, dont les atmosphères dépassent couramment 500 à 1 000 degrés Celsius.
La fraîcheur relative de GJ504b, couplée à une faible luminosité intrinsèque, l’a tenu hors de portée des télescopes terrestres. Malgré des nuits entières d’observation, aucun instrument au sol n’était parvenu à décomposer sa lumière avec une précision suffisante. Il aura fallu la sensibilité infrarouge du JWST pour franchir le verrou technique. Ainsi, deux heures d’exposition ont suffi là où les observatoires terrestres échouaient après des sessions bien plus longues.
« Quand nous avons enfin obtenu son spectre, il nous a immédiatement semblé intéressant », a déclaré Aneesh Baburaj. « Mais en approfondissant l’analyse des données, nous avons réalisé que ce n’était comme rien de ce que nous avions étudié auparavant. »
Des signatures chimiques inattendues
Le spectre obtenu par le JWST a révélé un inventaire moléculaire riche : vapeur d’eau, méthane, dioxyde de carbone, ammoniac, entre autres composés. Pourtant, lorsque les chercheurs ont injecté ces données dans leurs modèles standards d’atmosphère, les résultats ont produit des configurations physiquement incohérentes. Les signatures spectrales semblaient partiellement masquées, comme si un écran diffus atténuait le rayonnement émanant des couches profondes.
L’équipe a alors testé trois familles de nuages dans ses simulations numériques. Les formations salines, composées notamment de chlorure de potassium et de sulfure de zinc, se sont avérées les plus compatibles avec les observations. « C’est la première fois que nous constatons que les nuages de sel sont essentiels pour expliquer le spectre d’un objet », souligne Aneesh Baburaj. « C’est un bon rappel de l’importance de tenir compte des nuages dans nos modèles. »
Une fiche d’identité révisée
Au-delà de la découverte atmosphérique, les travaux publiés ont conduit à une réévaluation substantielle des paramètres fondamentaux de GJ504b. Les précédentes estimations, fondées sur des données moins résolues, attribuaient à l’objet une masse équivalente à quatre fois celle de Jupiter. Les mesures du JWST suggèrent désormais une masse d’environ 25 masses joviennes, couplée à un âge compris entre 2,5 et 4 milliards d’années.
Ces nouvelles valeurs placent GJ504b dans une zone frontière, à cheval entre la catégorie des planètes géantes gazeuses et celle des naines brunes, objets trop massifs pour être considérés comme planètes mais insuffisamment chauds pour amorcer une fusion nucléaire durable. Un positionnement ambigu qui relance le débat sur les critères de classification des corps substellaires.
Ouvrir la voie aux mondes glacés
La méthodologie développée pour GJ504b pourrait s’avérer précieuse pour l’étude d’objets encore plus froids et plus ténus. Jupiter, dans le Système solaire, abrite des nuages de glace d’ammoniac qui demeurent hors de portée des instruments actuels. La détection des formations salines autour de la Planète Rose suggère que les chercheurs progressent vers la capacité d’analyser ces structures nuageuses lointaines.
La présence de chlorure de potassium et de sulfure de zinc en suspension dans une atmosphère extrasolaire ouvre des perspectives sur la diversité des processus chimiques à l’œuvre dans l’Univers. Les modèles de formation planétaire devront intégrer ces données pour affiner leur compréhension des mécanismes de condensation et de transport dans des régimes thermiques modérés.
Source : NorthWestern
