Le télescope spatial James Webb de la NASA a détecté des signes d'une atmosphère épaisse sur l'exoplanète ultra-chaude TOI-561 b, remettant en question les hypothèses sur de tels mondes. Cette planète rocheuse, orbitant son étoile en moins de 11 heures, présente des températures et une densité inférieures aux prévisions, suggérant une couche de gaz au-dessus d'un océan de magma. Les résultats, publiés le 11 décembre, soulignent comment un rayonnement intense pourrait ne pas dépouiller toutes les atmosphères des planètes petites et proches.
Des astronomes utilisant le télescope spatial James Webb ont identifié la preuve la plus solide à ce jour d'une atmosphère enveloppant TOI-561 b, une super-Terre située bien au-delà de notre système solaire. Cette planète, avec un rayon 1,4 fois celui de la Terre, tournoie autour de son étoile hôte —une étoile légèrement plus petite et plus fraîche que le Soleil— en moins de 11 heures. À une distance inférieure à un million de miles, soit environ un quaranteième de la séparation Terre-Soleil, TOI-561 b est probablement verrouillée par marée, un côté faisant face de manière permanente à l'étoile et subissant une chaleur torride dépassant le point de fusion de la roche.
Les observations révèlent que la température du côté jour de la planète atteint environ 3 200 degrés Fahrenheit (1 800 degrés Celsius), plus fraîche que les 4 900 degrés Fahrenheit (2 700 degrés Celsius) anticipés pour une surface rocheuse nue. Cette disparité, mesurée via l'instrument NIRSpec de Webb lors d'une période de surveillance de 37 heures dans le cadre du programme d'observateurs généraux 3860, indique une redistribution de chaleur, peut-être par de forts vents dans une atmosphère riche en composés volatils.
L'auteure principale Johanna Teske, scientifique au Laboratoire Terre et Planètes de Carnegie Science, a noté les traits inhabituels de la planète : «Ce qui distingue vraiment cette planète, c'est sa densité anormalement faible. Elle est moins dense que ce à quoi on s'attendrait pour une composition semblable à celle de la Terre. » TOI-561 b orbite une étoile ancienne pauvre en fer dans le disque épais de la Voie lactée, deux fois plus âgée que notre Soleil, suggérant qu'elle s'est formée dans un environnement chimique distinct de celui des planètes du système solaire.
La co-auteure Dr Anjali Piette de l'Université de Birmingham a expliqué le rôle atmosphérique : «Nous avons vraiment besoin d'une atmosphère épaisse riche en volatils pour expliquer toutes les observations. Des vents forts refroidiraient le côté jour en transportant la chaleur vers le côté nuit. » L'équipe propose une couche gazeuse substantielle au-dessus d'un océan de magma global, où les gaz circulent entre l'atmosphère et l'intérieur, maintenant l'équilibre malgré le rayonnement stellaire intense.
Le co-auteur Tim Lichtenberg de l'Université de Groningue a ajouté : «Nous pensons qu'il y a un équilibre entre l'océan de magma et l'atmosphère. Tandis que les gaz sortent de la planète pour alimenter l'atmosphère, l'océan de magma les aspire de nouveau vers l'intérieur. Cette planète doit être bien plus riche en volatils que la Terre pour expliquer les observations. »
Ces résultats, détaillés dans The Astrophysical Journal Letters le 11 décembre, remodèlent les compréhensions des exoplanètes à période ultra-courte et leur potentiel à retenir des atmosphères sur des milliards d'années. Une analyse supplémentaire de l'ensemble des données vise à cartographier plus précisément les variations de température et la composition atmosphérique.