Lire les atmosphères

Chapitre 11 sur 15 · explication : SetuHQ ne fait pas ceci

Pendant un transit, une mince part de la lumière stellaire traverse l'atmosphère de la planète à son bord. Là où des molécules absorbent, l'atmosphère est opaque plus haut, si bien que la planète paraît légèrement plus grande à ces longueurs d'onde. SetuHQ ne fait pas de spectroscopie : ceci explique comment les télescopes de la classe de JWST lisent les atmosphères.

Illustration

Vitesse

Le limbe d'une planète avec sa fine atmosphère dessinée dix fois trop épaisse, traversée par la lumière stellaire. Deux barres de spectre de 0,5 à 5,1 micromètres en fausses couleurs : lumière stellaire seule, et pendant le transit, qui acquiert des bandes d'absorption sombres aux positions réelles du sodium, du potassium, de l'eau, du méthane, du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone à mesure que la planète passe.

Une hauteur d’échelle H = k_B T/(μ m_H g) d’atmosphère modifie la profondeur du transit d’environ 2 H Rp/R★². Les raies fortes s’étendent sur quelques hauteurs d’échelle. Les planètes chaudes, gonflées et riches en hydrogène autour de petites étoiles donnent les signaux les plus forts (Seager & Sasselov 2000 ; Winn 2010).

Grandeur	Valeur	Source
Hauteur d'échelle de WASP-39 b (μ = 2,3)	930 km	exoplanet.eu Mp = 0,28 MJ, Rp = 1,27 RJ ; Teq 1116 K (Faedi et al. 2011) [calc]
WASP-39 b : variation de profondeur par hauteur d'échelle	436 ppm	R★ = 0,895 R☉ [calc]
WASP-39 b: CO₂ at 4.3 µm	26σ	JWST ERS Team 2023
pi Men c : par hauteur d’échelle, riche en H₂	17 ppm	Teq 1147 K (exoplanet.eu) [calc]
pi Men c : par hauteur d’échelle, vapeur d’eau (μ = 18)	2,1 ppm	[calc]
pi Men c : profondeur de transit stockée par SetuHQ	241 ppm	setuhq run (données réelles)

The bars are schematic: band positions are real (NIST CCCBDB fundamentals and Schwieterman et al. 2018), shapes and strengths are not. False colour: infrared is invisible to the eye. Which vibration makes each band ›

Un spectre réel : WASP-39 b avec JWST

Données réelles, sourcées

Spectre de transmission JWST NIRSpec PRISM de WASP-39 b : 36 points regroupés avec barres d’erreur et le modèle le mieux ajusté de l’article ; le point le plus profond est à 4,37 micromètres, la bande du dioxyde de carbone.

Données réelles, citées. Carter et al. 2024, Nature Astronomy 8, 1008, doi:10,1038/s41550-024-02292-x ; données : Products and Models for "A benchmark JWST near-infrared spectrum for the exoplanet WASP-39 b", enregistrement Zenodo 10161743, licence CC-BY-4.0. Fichier ZENODO/4_TRANSMISSION_SPECTRA/Fixed_LimbDarkening/NIRSpec_PRISM/bins_scale5.csv, récupéré le 2026-10-19 ; profondeur = (Rp/R★)² ; erreur = 2·(Rp/R★)·σ, avec σ la plus grande des erreurs inférieure et supérieure publiées. La courbe est le modèle de meilleur ajustement de l’article, pas celui de SetuHQ.

Labo d’atmosphère

Activez ou désactivez des molécules et modifiez la température, la masse moléculaire moyenne et l’intensité des bandes. Le labo calcule la hauteur d’échelle et la profondeur par hauteur d’échelle à partir de la masse et des rayons stockés de WASP-39 b, puis ajoute les bandes de chaque molécule. C’est un modèle jouet, pas un calcul de transfert radiatif : les centres des bandes sont réels, leurs largeurs sont choisies pour l’affichage, et les intensités sont exprimées en hauteurs d’échelle fixées par le curseur.

Modèle à partir de valeurs enregistrées

Intensité de bandeTempératureμ

L’Atmosphere Lab : un spectre de transmission modèle de 0,5 à 5,4 micromètres pour les molécules activées, à la température, à la masse moléculaire moyenne et à l’intensité de bande choisies, avec les points JWST de WASP-39 b superposés lorsqu’ils sont chargés.

Planètes de ce chapitreWASP-39 b ›HD 209458 b ›HD 189733 Ab ›K2-18 b ›

Sources