Des astronomes utilisant le télescope spatial James Webb ont observé le géant gazeux ultra-chaud WASP-121b perdant son atmosphère sur une orbite complète, révélant deux queues énormes d'hélium s'étendant sur plus de la moitié de son trajet autour de son étoile. Cela marque le premier suivi continu d'un tel échappement atmosphérique, fournissant des détails sans précédent sur le processus. Les résultats, publiés dans Nature Communications, mettent en lumière la complexité des environnements exoplanétaires.
Le télescope spatial James Webb (JWST) a fourni aux astronomes la vue la plus détaillée à ce jour d'une exoplanète perdant son atmosphère. Des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE), du Centre national de compétence en recherche PlanetS et de l'Institut de recherche sur les exoplanètes Trottier (IREx) de l'Université de Montréal (UdeM) ont surveillé WASP-121b, un Jupiter ultra-chaud, pendant près de 37 heures. Cette durée a couvert plus d'une orbite complète, que la planète effectue toutes les 30 heures en raison de sa proximité avec son étoile. WASP-121b subit des conditions extrêmes, son atmosphère étant chauffée à plusieurs milliers de degrés par un rayonnement stellaire intense. Cela provoque l'échappement d'éléments légers comme l'hélium dans l'espace, modifiant potentiellement la taille, la composition et l'évolution de la planète sur des millions d'années. En utilisant le spectrographe proche infrarouge (NIRISS) du JWST, l'équipe a détecté l'absorption d'hélium dans la lumière infrarouge, montrant le gaz s'étendant bien au-delà de la planète. Les observations ont révélé deux flux distincts d'hélium : l'un traînant derrière la planète, propulsé par le rayonnement stellaire et les vents, et l'autre se courbant devant, probablement attiré par la gravité de l'étoile. Ces queues s'étendent sur plus de la moitié de l'orbite, dépassant 100 fois le diamètre de la planète et trois fois la distance à son étoile — la détection continue la plus longue d'échappement atmosphérique enregistrée. « Nous avons été incroyablement surpris de voir combien l'échappement d'hélium a duré », a déclaré Romain Allart, chercheur postdoctoral à l'Université de Montréal et auteur principal. « Cette découverte révèle la complexité des processus physiques qui sculptent les atmosphères exoplanétaires et leur interaction avec leur environnement stellaire. » Des modèles avancés de l'UNIGE ont aidé à interpréter les données, mais ils ont eu du mal à reproduire la structure à double queue. « Cela indique que la structure de ces flux résulte à la fois de la gravité et des vents stellaires, rendant essentielle une nouvelle génération de simulations 3D », a noté le co-auteur Yann Carteret, doctorant à l'UNIGE. L'étude défie les théories existantes et souligne la valeur de l'hélium pour étudier l'échappement atmosphérique. De futures observations du JWST pourraient déterminer si de telles queues jumelles sont courantes chez les exoplanètes chaudes. Comme l'a conclu Vincent Bourrier, conférencier à l'UNIGE : « Très souvent, les nouvelles observations révèlent les limites de nos modèles numériques et nous poussent à explorer de nouveaux mécanismes physiques. » La recherche paraît dans Nature Communications (2025 ; 16(1)), avec DOI : 10.1038/s41467-025-66628-5.
