Le télescope spatial James Webb a analysé pour la première fois la composition chimique d'un disque circumplanétaire autour de l'exoplanète CT Cha b. Cette pouponnière lunaire potentielle, riche en carbone, offre un aperçu inédit sur la formation des lunes et l'évolution rapide des jeunes systèmes planétaires.
Comprendre la formation des planètes est une chose, mais percer le mystère de leurs lunes en est une autre. Notre propre système solaire, figé par des milliards d'années d'évolution, ne nous offre qu'une image finale. Pour assister au spectacle de la naissance, il faut se tourner vers de jeunes étoiles, là où la matière s'assemble encore.
Le défi est immense, tant les lunes et leurs disques de formation sont petits et difficiles à observer. Mais les capacités des instruments d'observation ont fortement progressé et permettent enfin d'avoir un aperçu direct.
Une pouponnière lunaire sous l'œil de Webb
C'est dans ce contexte que le télescope spatial James Webb a tourné son regard infrarouge vers CT Cha b, une exoplanète massive, ou peut-être une naine brune, située à 625 années-lumière.
CT Cha b et son disque circumplanétaire
Credit : NASA, ESA, CSA, STScI, Gabriele Cugno (University of Zu00fcrich, NCCR PlanetS), Sierra Grant (Carnegie Institution for Science), Joseph Olmsted (STScI), Leah Hustak (STScI)
Ce monde orbite autour d'une très jeune étoile, âgée de seulement deux millions d'années. Autour de cette planète, les chercheurs ont détecté un disque circumplanétaire, véritable chantier de construction pour de futures lunes.
L'observation n'a pas été simple. Le faible signal de la planète et de son disque est noyé dans l'éclat aveuglant de son étoile hôte. Il a fallu une année de travail acharné et des méthodes de traitement d'image de haute volée pour isoler la précieuse lumière et en extraire les informations.
Une chimie riche en carbone, clé de la formation planétaire ?
Les résultats, publiés dans The Astrophysical Journal Letters, sont spectaculaires. L'analyse spectrale menée avec l'instrument MIRI (Mid InfraRed Instrument) du JWST a révélé la présence de sept molécules carbonées distinctes dans le disque de CT Cha b, notamment de l'acétylène et du benzène. C'est la toute première fois qu'un inventaire chimique aussi détaillé est réalisé pour un tel objet.
Ce qui rend cette découverte encore plus fascinante, c'est le contraste saisissant avec le disque entourant l'étoile centrale. Là où la planète baigne dans le carbone, son étoile est entourée d'un disque riche en eau, mais dépourvu de ces molécules carbonées.
Cette divergence chimique, sur une échelle de temps aussi courte que deux millions d'années, témoigne d'une évolution extraordinairement rapide et distincte des environnements planétaires et stellaires.
Comprendre nos propres lunes en regardant ailleurs
Cette observation est une fenêtre ouverte sur notre propre passé. Les astronomes supposent depuis longtemps que les grandes lunes de Jupiter, comme Ganymède et Callisto, se sont formées dans un disque similaire il y a plus de quatre milliards d'années. L'étude de CT Cha b permet de tester ces hypothèses en direct.
Comprendre les ingrédients, les processus physiques et les échelles de temps à l'œuvre est fondamental pour reconstituer l'histoire de notre système solaire et évaluer le potentiel d'autres mondes.
Forts de ce succès, les chercheurs prévoient d'utiliser le Webb pour sonder d'autres disques circumplanétaires. Cette future campagne d'observation permettra de mieux cerner la diversité des berceaux lunaires à travers la galaxie.
