Une planète de lave infernale défie nos attentes avec son atmosphère impossible

Une surprise au cœur de la fournaise

Franchement, quand on imagine une planète en orbite si près de son étoile qu’elle cuit littéralement sur place, on ne s’attend pas à grand-chose d’autre qu’un caillou stérile. C’est du bon sens, non ? Et pourtant, une équipe d’astronomes dirigée par la Carnegie Institution for Science vient de jeter un pavé dans la mare… ou plutôt dans l’océan de magma. Leurs travaux, qui ont été publiés assez récemment dans The Astrophysical Journal Letters, nous apportent la preuve la plus solide à ce jour qu’une planète rocheuse située hors de notre système solaire possède bel et bien une atmosphère, là où il ne devrait rien y avoir.

La coupable s’appelle TOI-561 b. C’est une super-Terre ancienne, ultra-chaude, qui abrite probablement un immense océan de magma. Pour réussir cet exploit d’observation, l’équipe a utilisé le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA. Ce qu’ils ont trouvé va à l’encontre de toutes nos prédictions habituelles : malgré les radiations intenses qu’elle reçoit, cette planète n’est pas juste un rocher dénudé. Les mesures de la lumière capturée sur la face éclairée de la planète suggèrent une réalité bien plus complexe, presque difficile à croire.

Un monde qui ne devrait pas exister (tel quel)

Regardons ça de plus près, parce que les caractéristiques de TOI-561 b sont assez déroutantes. C’est un monde rocheux qui fait environ deux fois la masse de la Terre, mais la comparaison s’arrête là, croyez-moi. Elle orbite à une distance ridiculement faible de son étoile : imaginez un quarantième de la distance entre Mercure et notre Soleil. C’est… collé, quoi. Là-bas, une année entière ne dure que 10,56 heures. Oui, vous avez bien lu, moins d’une demi-journée pour faire le tour de son étoile. En plus, elle est verrouillée par les marées, ce qui signifie qu’un côté cuit sous un jour perpétuel.

Nicole Wallack, boursière postdoctorale chez Carnegie Science et deuxième auteure de l’étude, l’a bien résumé : « D’après ce que nous savons, les astronomes auraient prédit qu’une planète comme celle-ci est trop petite et chaude pour conserver son atmosphère longtemps après sa formation ». Et pourtant, elle est là, entourée d’une couverture de gaz relativement épaisse. C’est d’autant plus bizarre que son étoile hôte est beaucoup plus vieille que notre Soleil (environ deux fois plus âgée, je crois) et appartient à une région de la Voie lactée appelée le « disque épais », pauvre en fer. Johanna Teske, l’auteure principale, a souligné que la planète a une densité inhabituellement faible. Ce n’est pas ce qu’on appelle une planète « barbe à papa » (super-puff), mais elle est moins dense qu’une composition purement terrestre le laisserait supposer. L’équipe avait envisagé un petit noyau de fer, mais il semble bien que ce soit cette atmosphère riche en volatils qui gonfle son apparence.

L’enquête thermique : Pourquoi fait-il « froid » ?

C’est ici que ça devient vraiment technique – mais fascinant. En mai 2024, l’équipe a utilisé l’instrument NIRSpec (le spectrographe proche infrarouge) du JWST pour prendre la température de la planète. L’idée est simple : on mesure la baisse de luminosité quand la planète passe derrière son étoile (éclipse secondaire). Si TOI-561 b n’était qu’un rocher nu, sans atmosphère pour redistribuer la chaleur, la température de sa face jour devrait avoisiner les 4 900 degrés Fahrenheit (environ 2 700 degrés Celsius). Une vraie fournaise.

Mais voilà le hic : les données montrent une température plus proche de 3 200 degrés Fahrenheit (1 800 degrés Celsius). C’est toujours extrêmement chaud, on est d’accord, mais c’est bien plus froid que prévu ! Comment expliquer ça ? Anjali Piette, co-auteure de l’Université de Birmingham, explique qu’il faut absolument une atmosphère épaisse riche en volatils pour justifier ces chiffres. Des vents violents transporteraient la chaleur vers la face nuit, refroidissant ainsi le côté jour. De plus, des gaz comme la vapeur d’eau ou le dioxyde de carbone absorberaient certaines longueurs d’onde, et il est même possible que des nuages de silicates brillants réfléchissent la lumière stellaire.

Tim Lichtenberg, de l’Université de Groningue, a une image assez parlante : « C’est vraiment comme une boule de lave humide ». Il suggère un équilibre dynamique où l’océan de magma libère des gaz qui nourrissent l’atmosphère, tandis que le magma réabsorbe ces mêmes gaz. Un cycle infernal, en somme.

Conclusion : Une observation de longue haleine

Il faut savoir que ces résultats ne sortent pas de nulle part. Ils proviennent du programme d’observateurs généraux 3860 du JWST. L’équipe n’a pas chômé : ils ont observé le système en continu pendant plus de 37 heures, le temps pour la planète de faire presque quatre tours complets de son étoile ! Johanna Teske a conclu avec une petite note philosophique que je trouve très juste : « Ce qui est vraiment excitant, c’est que ce nouvel ensemble de données ouvre encore plus de questions qu’il n’apporte de réponses. »

C’est un peu l’histoire de la science, non ? On pense avoir compris, et pouf, tout change. Michael Walter, le directeur du laboratoire Terre et Planètes, a rappelé que ces percées s’inscrivent dans une longue tradition d’excellence chez Carnegie. L’équipe est d’ailleurs en train d’analyser le reste des données pour cartographier la température tout autour de la planète. On n’a probablement pas fini d’entendre parler de ce monde étrange.

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.