Les naines brunes - ces objets pas tout à fait une planète et pas tout à fait une étoile - sont des bizarreries intrigantes qui sont trop faibles en masse pour brûler l'hydrogène, mais sont plus massives que les planètes. Ils n'émettent qu'une faible quantité de lumière, ils sont donc difficiles à détecter, ce qui rend les scientifiques incertains du nombre d'entre eux qui pourraient être dans notre galaxie.
Mais les astronomes gardent un œil sur une naine brune particulière connue sous le nom de WISE 0855. À seulement 7,2 années-lumière de la Terre, c'est l'objet connu le plus froid en dehors de notre système solaire et est à peine visible aux longueurs d'onde infrarouges. Mais avec quelques techniques d'observation spectroscopiques astucieuses, les astronomes ont maintenant déterminé que cet objet a des caractéristiques intéressantes: son atmosphère est pleine de nuages de vapeur d'eau. C'est la première fois que des nuages d'eau sont détectés en dehors de notre système solaire.
«Il est cinq fois plus faible que tout autre objet détecté par spectroscopie au sol à cette longueur d'onde», a déclaré Andrew Skemer, professeur adjoint d'astronomie et d'astrophysique à l'UC Santa Cruz et premier auteur d'un article sur WISE 0855 publié dans Astrophysical Journal Letters ( papier est disponible sur arXiv ici). «Maintenant que nous avons un spectre, nous pouvons vraiment commencer à réfléchir à ce qui se passe dans cet objet. Notre spectre montre que WISE 0855 est dominé par la vapeur d'eau et les nuages, avec une apparence globale qui est étonnamment similaire à Jupiter. »
Le nom complet de cette naine brune est WISE J085510.83-071442.5, mais nous sommes entre amis, donc c'est W0855 pour faire court. Il a environ cinq fois la masse de Jupiter et est la naine brune la plus froide jamais détectée, avec une température moyenne d'environ 250 degrés Kelvin, ou moins 10 degrés F, moins 20 C. Cela le rend presque aussi froid que Jupiter, qui est de 130 degrés Kelvin.
"WISE 0855 est notre première opportunité d'étudier un objet de masse planétaire extrasolaire qui est presque aussi froid que nos propres géants gazeux", a déclaré Skemer.
Skemer et son équipe ont utilisé le télescope Gemini-North à Hawaï et le spectrographe proche infrarouge Gemini pour observer WISE 0855 pendant 13 nuits pour un total d'environ 14 heures. Skemer faisait partie d'une équipe qui a étudié cet objet en 2014 a trouvé des indications provisoires de nuages d'eau sur la base de données photométriques très limitées. Skemer a déclaré que l'obtention d'un spectre (qui sépare la lumière d'un objet dans ses longueurs d'onde composantes) était le seul moyen de détecter la composition moléculaire de cet objet.
Une vidéo sur la découverte et l'étude de WISE 0855 en 2014:
WISE 0855 est trop faible pour la spectroscopie conventionnelle aux longueurs d'onde optiques ou proche infrarouge, mais l'équipe a relevé un défi et a examiné les émissions thermiques de l'objet aux longueurs d'onde dans une fenêtre étroite d'environ 5 microns.
«Je pense que tous les membres de l'équipe de recherche croyaient vraiment que nous rêvions de penser que nous pourrions obtenir un spectre de cette naine brune parce que sa lueur thermique est si faible», a déclaré Skemer. WISE 0855, est tellement cool et faible que de nombreux astronomes pensaient qu'il faudrait des années avant d'obtenir un spectre. "Je pensais que nous devions attendre que le télescope spatial James Webb fonctionne pour ce faire", a déclaré Skemer.
Cette vue spectroscopique a donné un aperçu de l'environnement de l'atmosphère du WISE 0855. Avec les données en main, les chercheurs ont ensuite développé des modèles atmosphériques de la chimie de l'équilibre pour une naine brune à 250 degrés Kelvin et calculé les spectres résultants sous différentes hypothèses, y compris des modèles nuageux et sans nuages. Les modèles prédisaient un spectre dominé par des caractéristiques résultant de la vapeur d'eau, et le modèle nuageux donnait le meilleur ajustement aux caractéristiques du spectre de WISE 0855.
Alors que les spectres de cet objet sont étonnamment similaires à Jupiter, WISE 0855 semble avoir une atmosphère moins turbulente.
"Le spectre nous permet d'étudier les propriétés dynamiques et chimiques qui ont longtemps été étudiées dans l'atmosphère de Jupiter, mais cette fois sur un monde extrasolaire", a déclaré Skemer.
Les scientifiques disent que WISE 0855 ressemble plus à Jupiter que n'importe quelle exoplanète découverte, ce qui est particulièrement intrigant depuis que la mission Juno vient de commencer son exploration du monde géant. Jupiter, ainsi que les autres planètes gazeuses de notre système solaire, ont tous des nuages et des tempêtes, bien que les nuages de Jupiter soient principalement faits d'ammoniac avec des nuages de niveau inférieur contenant peut-être de l'eau. L'un des objectifs de Juno est de déterminer l'abondance mondiale de l'eau à Jupiter.
Sources: UC Santa Cruz, Gémeaux
