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 ces mondes. Cette planète rocheuse, qui orbite autour de son étoile en moins de 11 heures, affiche des températures et une densité plus faibles que prévu, ce qui suggère la présence d'une couche de gaz au-dessus d'un océan de magma. Les résultats, publiés le 11 décembre, soulignent que le rayonnement intense ne dépouille pas nécessairement toutes les petites planètes proches de leur atmosphère.
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, dont le rayon est 1,4 fois celui de la Terre, tourne autour de son étoile hôte — une étoile légèrement plus petite et plus froide que le Soleil — en moins de 11 heures. À une distance inférieure à 1,6 million de kilomètres, soit environ un quarantième de la distance Terre-Soleil, TOI-561 b est probablement en rotation synchrone, avec une face exposée en permanence à l'étoile et subissant une chaleur torride dépassant le point de fusion de la roche.
Les observations révèlent que la température diurne de la planète atteint environ 1 800 degrés Celsius, ce qui est plus frais que les 2 700 degrés Celsius attendus pour une surface rocheuse nue. Cet écart, mesuré par l'instrument NIRSpec du Webb lors d'une période de surveillance de 37 heures dans le cadre du General Observers Program 3860, indique une redistribution de la chaleur, probablement par des vents violents au sein d'une atmosphère riche en composés volatils.
L'auteure principale Johanna Teske, chercheuse au Carnegie Science Earth and Planets Laboratory, a souligné les caractéristiques inhabituelles de la planète : « Ce qui distingue vraiment cette planète, c'est sa densité anormalement faible. Elle est moins dense que ce à quoi on pourrait s'attendre si elle avait une composition similaire à celle de la Terre. » TOI-561 b orbite autour d'une étoile ancienne pauvre en fer située dans le disque épais de la Voie lactée, deux fois plus âgée que notre Soleil, ce qui suggère qu'elle s'est formée dans un environnement chimique distinct de celui des planètes du système solaire.
La co-auteure, la Dre Anjali Piette de l'Université de Birmingham, a expliqué le rôle de l'atmosphère : « Nous avons vraiment besoin d'une atmosphère épaisse riche en composés volatils pour expliquer toutes les observations. Des vents violents refroidiraient la face diurne en transportant la chaleur vers la face nocturne. » L'équipe propose l'existence d'une couche gazeuse importante au-dessus d'un océan de magma global, où les gaz circuleraient entre l'atmosphère et l'intérieur, maintenant un équilibre malgré le rayonnement stellaire intense.
Le co-auteur Tim Lichtenberg, de l'Université de Groningen, a ajouté : « Nous pensons qu'il existe un équilibre entre l'océan de magma et l'atmosphère. Alors que des gaz s'échappent de la planète pour alimenter l'atmosphère, l'océan de magma les réabsorbe vers l'intérieur. Cette planète doit être beaucoup, beaucoup plus riche en composés volatils que la Terre pour expliquer les observations. »
Ces résultats, détaillés dans The Astrophysical Journal Letters le 11 décembre, modifient la compréhension des exoplanètes à période ultra-courte et leur capacité à conserver leur atmosphère sur des milliards d'années. Une analyse plus approfondie de l'ensemble des données vise à cartographier les variations de température et la composition atmosphérique avec plus de précision.