Le JWST capture la vue la plus claire des anneaux de Neptune depuis des décennies

Après avoir observé la planète Mars, le JWST montre encore ses capacités à observer près de lui avec sa première image de Neptune. Non seulement le télescope a capturé la vue la plus claire des anneaux de cette planète lointaine en plus de 30 ans, mais ses caméras révèlent cette planète géante de glace sous une toute nouvelle lumière.

Le plus frappant dans cette nouvelle image est la vue nette des anneaux de la planète, dont certains n’avaient pas été détectés depuis le survol de Voyager 2, le premier vaisseau spatial (de la NASA) et le seul à ce jour à avoir observé Neptune (en 1989). En plus de plusieurs anneaux lumineux et étroits, l’image du JWST montre clairement les bandes de poussière les plus faibles de Neptune.

Patrice Bouchet (du Département d’Astrophysique de l’Irfu au CEA – Saclay), un des découvreurs de ces anneaux (en 1986, 3 ans avant Voyager 2) ne peut cacher son émotion :

«  C’est fabuleux ! Bien plus net que les images de Voyager. Lorsque nous avons avec des moyens qui à l’époque nous paraissaient le nec-plus-ultra de ce l’on pouvait faire, mais qui aujourd’hui nous paraissent bien rudimentaires, détecté ces anneaux, nous étions loin de nous imaginer que nous pourrions de notre vivant observer si clairement l’image du signal que nos photomètres infrarouge à une seule dimension avaient alors détecté. Voir ces anneaux m’a beaucoup ému. Par ailleurs, il faut souligner la qualité d’image extrêmement stable et précise du JWST qui a permis de détecter ces très faibles anneaux si près de Neptune ».

Le JWST a pu aussi capturer sept des 14 lunes connues de Neptune : Galatea, Naiad, Thalassa, Despina, Proteus, Larissa et Triton. La grande lune inhabituelle de Neptune, Triton, domine ce portrait de Neptune comme un point de lumière très lumineux arborant les pics de diffraction vus dans de nombreuses images du JWST. (Credits image : NASA, ESA, CSA, STScI)

Recouvert d’azote condensé, Triton réfléchit en moyenne 70 % de la lumière du soleil qui l’atteint. Il dépasse de loin Neptune dans cette image parce que l’atmosphère de la planète est assombrie par l’absorption du méthane à ces longueurs d’onde proche infrarouge. Triton orbite autour de Neptune dans une orbite rétrograde inhabituelle, ce qui amène les astronomes à supposer que cette lune était à l’origine un objet de la ceinture de Kuiper qui a été capturé par gravitation par Neptune.

Neptune fascine les chercheurs depuis sa découverte en 1846. Rappelons que la découverte de Neptune fut  la première d’un objet céleste réalisée grâce à des calculs mathématiques avant de l’être par l’observation. Longtemps objet de débats quant à sa paternité, elle est aujourd’hui attribuée sans conteste à l’astronome français Urbain Le Verrier, qui avait prédit mathématiquement l’existence et la position de la planète. Les résultats de Le Verrier, publiés fin aout 1846 après deux ans de calculs à partir de la trajectoire et des caractéristiques d’Uranus, conduisirent l’astronome allemand allemand Johann Galle à rechercher observationnellement cette planète prédite par Le Verrier. Et il l’a trouvé! Si l’on en revient à l’histoire, dès le début NEPTUNE est par excellence LA planète française. Située 30 fois plus loin du Soleil que de la Terre, Neptune tourne autour du Soleil dans la région lointaine et sombre du système solaire extérieur. À cette distance extrême, le Soleil est si petit et faible que le midi sur Neptune est semblable à un crépuscule faible sur Terre.

Cette planète est décrite comme une géante de glace en raison de la composition chimique de son intérieur. Comparée aux géants gazeux, Jupiter et Saturne, Neptune est beaucoup plus riche en éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium. Ceci est évident dans son aspect bleu caractéristique dans les images du télescope spatial Hubble aux longueurs d’onde visibles, causées par de petites quantités de méthane gazeux.

La caméra infrarouge proche du JWST (NIRCam) image des objets dans le proche infrarouge de 0,6 à 5 microns, de sorte que Neptune ne semble pas bleu. En fait, le méthane absorbe si fortement la lumière rouge et infrarouge que la planète est assez sombre à ces longueurs d’onde proche infrarouge, sauf là où des nuages de haute altitude sont présents. C’est justement à cause de cette particularité que les anneaux ont pu être détectés depuis le sol en observant à une longueur d’onde caractéristique de l’absorption du méthane ce qui diminue considérablement la luminosité de la planète. Ces nuages de méthane-glace sont proéminents comme des stries et des taches brillantes, qui reflètent la lumière du soleil avant qu’elle ne soit absorbée par le méthane. Des images d’autres observatoires, dont le télescope spatial Hubble et l’observatoire W.M. Keck, ont enregistré ces caractéristiques nuageuses en évolution rapide au fil des ans.

Neptune ne semble pas bleu lorsque la planète est observée avec NIRCAM. En fait, le méthane absorbe si fortement la lumière rouge et infrarouge proche que la planète est sombre à ces longueurs d’onde, sauf là où des nuages de haute altitude sont présents. Ces nuages de méthane-glace sont proéminents comme des stries et des taches brillantes, qui reflètent la lumière du soleil avant qu’elle ne soit absorbée par le méthane. (Crédits pour l’image: NASA, ESA, CSA, STScI)

Plus subtilement, une mince ligne de luminosité entourant l’équateur de la planète pourrait être une signature visuelle de la circulation atmosphérique qui alimente les vents et les tempêtes sur Neptune. L’atmosphère descend et se réchauffe à l’équateur, et brille donc aux longueurs d’onde infrarouges plus que les gaz environnants, plus frais.

Neptune accomplit son orbite en 164 ans, ce qui signifie que son pôle nord, au sommet de cette image, est juste hors de vue pour les astronomes, mais les images du JWST suggèrent une luminosité intrigante dans cette zone. Un vortex déjà connu au pôle sud est évident dans l’image obtenue avec NIRCam, mais pour la première fois, elle montre une bande continue de nuages de haute latitude qui entourent la planète.

Ce qui justifie le fait que le JWST va poursuivre les études de Neptune et de Triton dans les années à venir !

(inspiré d’un communiqué de la NASA – Goddard et STScI – du 21 septembre 2022).