Le JWST prend ses toutes premières images directes d'un monde lointain



Image : NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A.Pagan (STScI)

La NASA vient de dévoiler les premières images de HIP 65426 b, une exoplanète située à 350 années lumières de notre système solaire, prise par le télescope spatial James Webb. Ces nouveaux clichés ont été analysés par le consortium d’une centaine de chercheurs, dont font partie des astrophysiciens du PSILab (STAR Institute/Faculté des Sciences) de l’Université de Liège, qui sont impliqués dans l’analyse et la comparaison des données obtenues par le JWST et les télescopes terrestres.

Pour la première fois, des astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA pour prendre une image directe d'une planète située en dehors de notre système solaire. Un challenge technique car la lumière de cette étoile est environ 10.000 fois plus brillante que celle de la planète et les chercheurs ont dû avoir recours à des techniques d'observation et de traitement d'image avancées. En particulier, l'usage de coronographes, un système optique qui permet de masquer l’étoile  afin de pouvoir en étudier son environnement proche, reproduisant le phénomène d’une éclipse.

Les clichés représentent les premières images d'une exoplanète à des longueurs d'onde infrarouges moyennes. Certaines de ces nouvelles images sont impossibles à obtenir avec des télescopes au sol, à cause de de la forte émission thermique de l'atmosphère et des instruments eux-mêmes. « L'image, vue à travers quatre filtres à des longueurs d’onde différentes, montre comment le puissant regard infrarouge du JWST peut facilement capturer des mondes au-delà de notre système solaire, se réjouit Valentin Christiaens, chargé de recherches F.R.S.-FNRS au sein du PSILab, qui participe à l’analyse des données. Ceci ouvre la voie à de futures observations qui révéleront plus d'informations que jamais sur les exoplanètes. »

Les images prises dans différentes couleurs infrarouges ont permis une caractérisation directe de l'atmosphère via la comparaison des mesures à des modèles d'atmosphère jusqu'à des longueurs d'onde encore jamais testées pour les modèles, et a aussi permis de peaufiner quelque peu l'estimation de la température et de la gravité de la planète. « Il s'agit d'une première qui pave le chemin pour l'imagerie en infrarouge de planètes plus petites et plus âgées, reprend Olivier Absil, Maître de recherches F.R.S.-FNRS et directeur du PSILab. On parle ici de planètes similaires à celles dans notre système solaire, qui sont moins brillantes, mais qui émettent justement leur pic en luminosité à ces mêmes longueurs d'onde infrarouges. »

Ces résultats ont été obtenus à l'issue d'efforts conjoints d’un groupe international d’une centaine d'experts dans le domaine de l'imagerie d'exoplanètes à haut contraste. Au niveau de l’ULiège, les chercheurs du PSILab ont contribué au logiciel utilisé pour le traitement des images, mais aussi et surtout à la comparaison des nouvelles données avec les observations existantes de la planète faites depuis des télescopes au sol. « On note que les mesures obtenues avec le JWST aux longueurs d'onde les plus courtes, où il y a un chevauchement avec les données existantes obtenues avec des instruments au sol, sont différentes de ces dernières, explique Valentin Christiaens. Malgré l'utilisation d'une instrumentation avancée au sol - en particulier le Very large Telescope (VLT) au Chili - cette différence suggère soit que les mesures depuis le sol étaient biaisées - potentiellement dû à des conditions d'observation plus difficile depuis le sol - soit que la quantité de lumière reçue de la planète a intrinsèquement varié entre les deux observations. Une autre possibilité, est que c'est la lumière de l'étoile, utilisée pour la calibration de la mesure pour la planète, qui a varié dans le temps. » De nouvelles observations seront nécessaires pour comprendre ces différences de mesures.

A propos de HIP 6542b

Située à environ 350 années lumière de notre système solaire (constellation du Centaure), HIP 65426 b est une planète géante environ 7 fois plus massive que Jupiter, mais « jeune » (seulement une vingtaine de millions d'années, soit plus de 4 milliards d'années plus jeune que Jupiter). HIP 65426 b est une géante gazeuse, ce qui signifie qu'elle n'a pas de surface rocheuse et ne pourrait pas être habitable.

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Cette image montre l'exoplanète HIP 65426 b dans différentes bandes de lumière infrarouge, vue depuis le télescope spatial James Webb : le violet montre la vue de l'instrument NIRCam à 3,00 micromètres, le bleu montre la vue de l'instrument NIRCam à 4,44 micromètres, le jaune montre la vue de l'instrument MIRI à 11,4 micromètres et le rouge montre la vue de l'instrument MIRI à 15,5 micromètres. Ces images sont différentes en raison de la manière dont les différents instruments Webb capturent la lumière. Un ensemble de masques dans chaque instrument, appelé coronographe, bloque la lumière de l'étoile hôte afin que la planète puisse être vue. La petite étoile blanche dans chaque image marque l'emplacement de l'étoile hôte HIP 65426, qui a été soustraite à l'aide des coronagraphes et du traitement d'image. Les formes de barres dans les images NIRCam sont des artefacts de l'optique du télescope, et non des objets de la scène. Image credit: NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A. Pagan (STScI)

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