La petite Neptune s’avère être une planète Terre géante et gelée

Parmi toutes les exoplanètes possibles semblables à la Terre – des exoplanètes terrestres plus massives que la Terre – il existe une exoplanète en orbite autour d’une étoile à seulement 40 années-lumière dans la constellation de Cetus qui est peut-être la plus similaire à tout ce qui a été découvert jusqu’à présent.

L’exoplanète LHS 1140 b était censée être un Neptune mineur lorsqu’elle a été découverte pour la première fois par le télescope spatial James Webb de la NASA vers la fin de 2023. Après avoir analysé les données de ces observations, une équipe de chercheurs dirigée par l’astronome Charles Cadieux a proposé cela. .. Université de Montréal, LHS 1140 b est probablement une Terre géante.

Si cette planète est une version alternative de notre planète, sa proximité relative avec son étoile naine rouge froide signifie qu’il s’agit probablement d’une boule de neige géante ou d’un objet principalement gelé avec une circonférence substellaire (la région la plus proche de son étoile) qui la fait ressembler à un globe oculaire cosmique. On pense aujourd’hui qu’elle est l’exoplanète qui a le plus de chance d’avoir de l’eau liquide à sa surface et qui pourrait donc être habitable.

Cadieux et son équipe affirment avoir trouvé « des preuves intéressantes de… [nitrogen]L’atmosphère qui domine la zone habitable de la super-Terre Stade Il a été récemment publié dans The Astrophysical Journal Letters.

Désolé Neptune…

En décembre 2023, deux transits de LHS 1140 b ont été observés à l’aide de l’instrument NIRISS (Near-Infrared Imager and Spectrometer) à bord de Webb. NIRISS se spécialise dans la découverte d’exoplanètes et dans la découverte d’elles grâce à la spectroscopie de transit, qui capture la lumière de l’étoile hôte d’une planète lorsqu’elle traverse l’atmosphère de cette planète et se dirige vers la Terre. L’analyse des différentes bandes spectrales de cette lumière peut indiquer aux scientifiques quels atomes et molécules spécifiques sont présents dans l’atmosphère de la planète.

Pour tester l’hypothèse précédente selon laquelle LHS 1140 b serait une mini-Neptune, les chercheurs ont créé un modèle climatique global en 3D, ou GCM. Utilisez ces mathématiques complexes pour explorer les différentes combinaisons de facteurs qui composent le système climatique d’une planète, tels que la terre, les océans, la glace et l’atmosphère. Plusieurs modèles climatiques globaux différents d’une mini-Neptune ont été comparés au spectre lumineux observé via la spectroscopie de transit. Un modèle réduit de Neptune inclut généralement une géante gazeuse avec une atmosphère épaisse, sans nuages ​​ou presque, dominée par l’hydrogène, mais les bandes spectrales de ce modèle ne correspondaient pas aux observations du NIRISS.

La possibilité d’un petit Neptune étant largement exclue (bien que davantage d’observations et d’analyses soient nécessaires pour le confirmer), l’équipe de Cadieux s’est tournée vers une autre possibilité : une Terre géante.

Une terre loin de la Terre ?

Les spectres observés avec NIRISS étaient plus cohérents avec les modèles climatiques généraux d’une super-Terre. Ce type de planète possède généralement une épaisse couche d’azote ou de dioxyde de carbone.₂– L’atmosphère riche entourant une surface rocheuse qui contient une certaine forme d’eau, sous forme gelée ou liquide.

Les modèles suggèrent également l’existence d’une atmosphère secondaire, qui est l’atmosphère qui s’est formée après la fuite de l’atmosphère d’origine des éléments légers (hydrogène et hélium) au cours des premières étapes de la formation de la planète. Les atmosphères secondaires sont constituées d’éléments plus lourds libérés de la croûte, tels que la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone et le méthane. Ces atmosphères se trouvent généralement sur des planètes terrestres chaudes (la Terre a une atmosphère secondaire).

La donnée la plus importante qui ne correspondait pas aux modèles climatiques mondiaux était que la planète avait une densité plus faible (sur la base des mesures de sa taille et de sa masse) que celle attendue pour un monde rocheux. Cela correspond à un monde aquatique dont la masse est comprise entre 10 et 20 pour cent d’eau. Sur la base de cette estimation, les chercheurs pensent que LHS 1140 b pourrait être une planète de Hesse, une planète océanique présentant la plupart des caractéristiques d’une super-Terre, mais dont l’atmosphère est dominée par l’hydrogène plutôt que par l’azote.

Puisqu’elle orbite assez près d’une étoile faible pour être verrouillée par les marées, certains modèles suggèrent qu’il s’agit d’une planète principalement glacée avec un océan liquide sous l’étoile du côté jour.

Bien que LHS 1140 b puisse être une planète géante, l’hypothèse d’une planète hessoise pourrait finir par être écartée. Les planètes de Hesse sont vulnérables au réchauffement climatique incontrôlable, qui se produit lorsque suffisamment de gaz à effet de serre s’accumulent dans l’atmosphère d’une planète pour empêcher la chaleur de s’échapper. À terme, l’eau liquide s’évaporera sur une planète incapable de se refroidir.

Même si nous nous rapprochons de la nature de la planète LHS 1140 b et si elle est habitable, nous avons besoin de davantage d’observations. Cadieu souhaite poursuivre ces recherches en comparant les données du NIRISS avec les données d’autres planètes géantes précédemment collectées par le spectromètre proche infrarouge de l’observatoire Webb (NIRSpec). Au moins trois observations de transit de la planète à l’aide de l’instrument MIRI (infrarouge moyen) de l’observatoire Webb sont également nécessaires pour garantir que le rayonnement stellaire n’interfère pas avec les observations de la planète elle-même.

« Compte tenu de la visibilité limitée de LHS 1140b, plusieurs années d’observation pourraient être nécessaires pour détecter son éventuelle atmosphère secondaire », ont indiqué les chercheurs dans la même étude. Stade.

Cette planète pourrait-elle réellement être une Terre extérieure gelée ? L’anticipation et l’anticipation se poursuivront pendant plusieurs années.

Les lettres du journal astrophysique, 2024. DOI : 10.3847/2041-8213/ad5afa