MacroCosmos mai-juin 2025

MAI-JUIN 2025 ! C es courbes de lumière montrent la luminosité changeante de trois ensembles différents de longueurs d’onde (couleurs) de lumière proche infrarouge pro- venant de l’objet de masse planétaire isolé SIMP 0136 pendant sa rotation. La lumière a été capturée par le spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec), qui a collecté un total de 5726 spectres, un toutes les 1,8 seconde, sur une période d’environ 3 heures le 23 juillet 2023. (SIMP 0136 effectue une ro- tation toutes les 2,4 heures.) En comparant ces courbes de lumière à des modèles, les chercheurs ont pu montrer que chaque ensemble de longueurs d’onde sonde différentes profondeurs (pressions) dans l’atmosphère. La courbe en rouge représente la luminosité de la lumière de 0,9 à 1,4 microns qui est censée provenir des profondeurs de l’atmosphère à une pression de presque 10 bars (environ 10 fois la pression de l’air au niveau de la mer sur Terre), dans des nuages composés de particules de fer. La courbe en jaune représente la luminosité de la lumière de 1,4 à 2,3 microns, à une pression d’environ 1 bar, à l’inté- rieur de nuages plus élevés composés de minuscules grains de minéraux silicatés. Les variations de luminosité montrées par ces deux courbes sont liées à la fragmentation des couches nuageuses, qui émettent certaines longueurs d’onde de lumière et en absorbent d’autres. La courbe en bleu représente la lumino- sité de la lumière de 3,3 à 3,6 microns, qui provient bien au-dessus des nuages, à une pression d’environ 0,1 bar. Les variations de luminosité de ces longueurs d’onde sont liées aux variations de température autour de l’objet. Les « points chauds » brillants pourraient être liés à des aurores boréales détectées à des longueurs d’onde radio, ou à la remontée de gaz chauds dans l’atmosphère. Les différences de forme de ces trois courbes de lumière montrent qu’il existe des variations complexes dans l’atmosphère de SIMP 0136 en profondeur et en longitude. Si l’atmosphère variait autour de l’objet de la même manière à toutes les profondeurs, les courbes de lumière auraient des motifs similaires. Si elle variait avec la profondeur, mais pas avec la longitude, les courbes de lumière se- raient des lignes droites et plates. Notez que ce graphique montre le changement relatif de luminosité pour chaque ensemble de données de longueur d’onde au fil du temps, et non la différence absolue de luminosité entre les différents ensembles. À tout moment, il y a plus de lumière provenant de l’atmosphère profonde (courbe de lumière rouge) que de la haute atmosphère (courbe de lumière bleue). Le diagramme de droite illustre la structure possible de l’atmo- sphère de SIMP 0136, les flèches colorées représentant les mêmes longueurs d’onde de lumière que celles présentées dans les courbes de lumière. Les flèches épaisses représentent plus de lumière (plus brillantes) ; les flèches fines représentent une lumière plus faible. [NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)] sure que les océans tourneraient. Les variations de brun et de vert nous renseigneraient sur le sol et la végé- tation. » Pour comprendre la cause de la va- riabilité de SIMP 0136, l’équipe a uti- lisé des modèles atmosphériques pour déterminer où dans l’atmo- sphère chaque longueur d’onde de lumière provenait. « Différentes lon- gueurs d’onde fournissent des infor- mations sur différentes profondeurs dans l’atmosphère » , a expliqué Mc- Carthy. « Nous avons commencé à réaliser que les longueurs d’onde qui présentaient les courbes lumineuses les plus similaires sondaient égale- ment les mêmes profondeurs, ce qui a renforcé l’idée qu’elles devaient être causées par le même méca- nisme. » Un groupe de longueurs d’onde, par exemple, provient des profondeurs de l’atmosphère où peuvent se trouver des nuages irré- guliers constitués de particules de fer. Un deuxième groupe provient de nuages plus élevés, qui seraient constitués de minuscules grains de minéraux silicatés. Les variations de ces deux courbes de lumière sont liées à la fragmentation des couches nuageuses. Un troisième ensemble de longueurs d’onde provient de très hautes altitudes, bien au-dessus des nuages, et semble suivre la tempéra- ture. Les « points chauds » brillants pourraient être liés à des aurores bo- réales qui ont déjà été détectées à des longueurs d’onde radio, ou à la remontée de gaz chauds provenant des profondeurs de l’atmosphère. Certaines courbes de lumière ne peuvent être expliquées ni par les nuages ni par la température, mais montrent plutôt des variations liées à la chimie du carbone atmosphé- rique. Il pourrait y avoir des poches de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone qui tournent dans et hors de la vue, ou des réac- tions chimiques provoquant des changements dans l’atmosphère au fil du temps. « Nous ne comprenons pas encore la partie chimique du puzzle − a déclaré Vos − mais ces ré- sultats sont vraiment passionnants, car ils montrent que l’abondance de molécules comme le méthane et le dioxyde de carbone pourrait varier d’un endroit à l’autre et au fil du temps. Si nous observons une exo- planète et ne pouvons obtenir qu’une seule mesure, nous devons tenir compte du fait qu’elle pourrait ne pas être représentative de la pla- nète entière. »