Une équipe de chercheurs de l’Université Cadi Ayyad appartenant au Laboratoire de Physique des Hautes Energies et Astrophysique (LPHEA) et à l’Observatoire de l’Oukaimeden (OUCA), en collaboration avec le NASA NExSS Virtual Planetary Laboratory et le Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, vient de franchir une nouvelle étape importante dans les recherches relatives à la caractérisation des atmosphères des exoplanètes. Cette réalisation s’ajoute aux succès de l’observatoire, notamment dans le domaine de la détection des exoplanètes.

Nous rappelons ici la participation de l’OUCA à l’excellente découverte du système TRAPPIST-1. La recherche, qui vient d’être acceptée pour publication dans la revue ”Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS)”, étudie le potentiel du télescope spatial James Webb (JWST) pour détecter et caractériser les atmosphères des exoplanètes sous-neptuniennes de TOI-270. Les ”Sub-Neptunes” sont plus susceptibles d’être des mondes aquatiques que les naines gazeuse.

TOI-270c & d pourraient être des cibles privilégiées pour les observations des transit à programmer pour JWST. Nous nous attendons à ce que ces résultats fournissent des prédictions utiles pour la communauté scientifique qui pourrait proposer d’utiliser JWST pour détecter l’atmosphère de ces planètes.

Nous reprenons ci-dessous, le résumé de cet article déjà accessible via la plateforme arxiv https: //arxiv.org/pdf/2004.12475.pdf : ”Nous avons commencé par modéliser les atmosphères TOI-270c & d en utilisant trois compositions atmosphériques - une atmosphère claire dominée par l’hydrogène avec des abondances solaires, une atmosphère 10 mbar, nuageuse, dominée par l’hydrogène et une atmosphère dominée par l’eau. Nous simulons ensuite les spectres de transmission λ = 0.8-11 μm de ces atmosphères exo-planétaires pour les instruments dont sera équipé le JWST optimisés pour l’observation en transit des atmosphères d’exoplanètes : NIRISS (SOSS), NIRSpec (G395M) et MIRI (LRS). Nous prédisons ensuite l’observabilité de l’atmosphère de chaque exoplanète avec chacun de ces types d’instruments. TOI-270c & d sont d’excellentes cibles pour détecter des atmosphères avec spectroscopie de transmission en utilisant des instruments JWST, nécessitant seulement 1 observation de transit avec NIRISS (SOSS), NIRSpec (G395M) et MIRI (LRS) ; un rapport signal / bruit plus élevé (SNR) sur l’atmosphère peut être atteint si les planètes possèdent une atmosphère claire riche en H. La présence d’un pont nuageux à 10 mbar diminue le SNR atteignable d’environ 3 fois. Moins de 3 transits avec NIRISS & NIRSpec peuvent être suffisants pour révéler des caractéristiques moléculaires.

La détection de l’eau dans l’atmosphère nuageuse nécessitera 2 transits avec NIRISS (SOSS) pour atteindre un < SN R > = 5. Si les planètes TOI-270 possèdent des atmosphères dominées par l’eau, jusqu’à 3 fois plus de transits peuvent être nécessaires pour la détecter. avec NIRISS et NIRS-pec et 26 transits peuvent être nécessaires avec la spectroscopie à faible résolution de MIRI (LRS) pour une détection < SN R > = 5 des caractéristiques spectrales moléculaires. La caractéristique spectrale H 2 O dans une atmosphère dominée par l’eau peut être facilement détectable pour TOI-270c & d avec NIRISS (SOSS) en 2 et 3 transits au niveau d’un < SN R > = 5, respectivement.

Nous constatons que la détection des caractéristiques spectrales dans l’atmosphère de 10 mbar, nuageuse et riche en H ne nécessite pas d’intégrations aussi longues que celles requises pour le cas de l’atmosphère dominée par l’eau. Il s’agit d’attentes cohérentes, car le poids moléculaire moyen de l’atmosphère diminue la hauteur d’échelle, ce qui diminue l’amplitude des caractéristiques d’absorption moléculaire dans le spectre de transmission.”

Benkhaldoun Zouhair

Directeur de l’observatoire de l’oukaimden