Le télescope SPHEREx de la NASA observe une ménagerie de naines brunes

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Ilustracja: NASA — Zafar Rustamkulov/NASA/JPL-Caltech

Le télescope spatial SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization et Ices Explorer) de la NASA éclaire les naines brunes, des objets célestes qui brouillent la frontière entre les étoiles et les exoplanètes. De nouvelles découvertes publiées dans The Astrophysical Journal montrent que ces mondes sombres et nuageux possèdent des atmosphères riches chimiquement, semblables à celles des planètes géantes de notre propre système solaire.

Découvertes pour la première fois dans les années 1990, les naines brunes se forment à partir de nuages de gaz qui s’effondrent, comme le font les étoiles, mais elles ne sont pas assez lourdes pour soutenir la fusion de l’hydrogène dans leur noyau. Ces boules de gaz chaud faiblement lumineuses partagent également des caractéristiques avec Jupiter et Saturne. Contrairement à la plupart des planètes, cependant, les naines brunes dérivent dans l’obscurité, non gouvernées par une étoile hôte et chauffées entièrement de l’intérieur.

« Ils sont un peu gothiques », a déclaré Zafar Rustamkulov, auteur principal de la nouvelle étude et scientifique à l’IPAC, le centre scientifique et de données du Caltech à Pasadena, en Californie. « Contrairement aux exoplanètes, les naines brunes flottantes sont des objets célestes complètement indépendants qui disparaîtront à l’éternité seuls. Nous apprenons encore à quel point elles sont complexes. »

Seules quelques dizaines de ces « errants sombres » ont été étudiées en détail avec des télescopes spatiaux. Les astronomes souhaitent en observer davantage dans la nature car une grande partie de notre compréhension de leur composition, de leur tempête et de leur évolution provient de modèles théoriques.

Voici SPHEREx de la NASA, un télescope spatial infrarouge lancé en mars 2025 et géré par le Jet Propulsion Laboratory de l’agence dans le sud de la Californie.

Les auteurs de l’étude ont analysé les observations SPHEREx de 37 naines brunes voisines couvrant toute la plage de température des naines brunes, d’environ 4 000 à moins 10 degrés Fahrenheit (2 200 à moins 20 degrés Celsius). Le télescope mesure leur luminosité en 102 couleurs différentes, du rouge le plus profond que nos yeux peuvent voir, à la chaleur invisible de la lumière infrarouge, créant un spectre. Ces spectres ont révélé aux auteurs de l’étude des atmosphères riches en chimie abritant de l’eau, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone et du méthane.

« Nous observons les signatures de ces molécules et comment elles changent d’un objet à l’autre sur tout le régime thermique », a déclaré le coauteur de l’étude, J. Davy Kirkpatrick, scientifique à l’IPAC du Caltech. « Notre article s’est concentré sur seulement trois douzaines, mais nous en avons des milliers d’autres que nous sommes en train d’analyser. Je veux vraiment voir ce que l’univers impose à la variété des naines brunes. »

« Depuis l’orbite, SPHEREx voit des longueurs d’onde de lumière qui sont pratiquement impossibles à voir avec des télescopes au sol car l’eau dans l’atmosphère terrestre les absorbe », a déclaré Rustamkulov. « Nous captons la lumière des nuages profonds et rouges de naines brunes réparties dans le ciel. »

Repérer les naines brunes est en quelque sorte un projet annexe pour SPHEREx. Le télescope spatial prend environ 3 600 images uniques par jour pour être intégrées sur des cartes de tout le ciel. Savoir où sont réparties des centaines de millions de galaxies à travers le cosmos aidera les scientifiques à reconstituer ce qui s’est passé dans le premier milliardième de trillionième de trillion de seconde après le Big Bang. En scrutant le ciel, le télescope recherche aussi les ingrédients chimiques de la vie et trouve de la glace interstellaire qui pourrait un jour semer des océans sur des mondes lointains.

Depuis des années, des naines brunes sont repérées par d’autres observatoires, notamment le télescope spatial James Webb de la NASA et le télescope spatial Spitzer retiré. Mais grâce à sa couverture spectrale, SPHEREx en photographie désormais des milliers pour la première fois dans une région fertile du spectre électromagnétique qui couvre les longueurs d’onde lumineuses rouge profond et infrarouge.

À ces longueurs d’onde, les molécules créent des schémas d’absorption distincts dans la lumière qui s’étend vers l’espace. Les motifs changent à mesure que les naines brunes vieillissent et deviennent plus froides. Certaines des naines brunes observées par SPHEREx sont dans un stade dynamique de la vie lorsque leurs nuages exotiques s’éclaircissent, laissant place à des atmosphères riches en méthane.

« Les modèles de pointe capturent la tendance chimique générale, mais en ce qui concerne ces transitions troubles, les modèles peinent à correspondre aux données », a déclaré Rustamkulov. « Aucune naine brune ne se ressemble. Même à la même température, leurs spectres paraissent assez distincts. »

« Les découvertes sont un appel à l’action pour explorer encore plus de ces mondes sombres », a déclaré Kirkpatrick. « Ce voyage a transformé beaucoup d’entre nous en météorologues accidentels. Nous savons à quel point il est difficile de prédire la météo sur notre propre planète, et nous savons qu’il sera tout aussi difficile d’expliquer les phénomènes que nous observons dans ces objets étranges et froids. »

La mission est gérée par le JPL pour la division d’astrophysique de la NASA au sein de la Direction des missions scientifiques à Washington. Le télescope et le bus du vaisseau spatial ont été construits par BAE Systems. L’analyse scientifique des données SPHEREx est réalisée par une équipe de scientifiques dans 13 institutions aux États-Unis, en Corée du Sud et à Taïwan, dirigée par Jamie Bock, chercheur principal, basé au Caltech avec une nomination conjointe au JPL, et par Olivier Doré du JPL, le scientifique du projet. Les données sont traitées et archivées à l’IPAC du Caltech à Pasadena. Caltech gère le JPL pour la NASA. L’ensemble de données SPHEREx est librement accessible aux scientifiques et au public.

Pour plus d’informations sur la mission SPHEREx, visitez :

Source: NASA · Communiqué original