Lorsqu’il s’agit d’étudier des mondes extraterrestres, le télescope spatial James Webb pourrait avoir tout faux, mais pas par sa faute.
C’est ce qui ressort d’une nouvelle étude menée par des chercheurs qui se sont penchés non pas sur l’optique du télescope Webb, mais sur les modèles utilisés par les scientifiques pour interpréter les résultats après que le télescope a effectué une observation.
Plus précisément, les modèles que les scientifiques utilisent pour comprendre l’opacité, c’est-à-dire la facilité avec laquelle la lumière traverse une atmosphère, ne sont pas assez précis, selon Prajwal Niraula, étudiant diplômé du MIT et co-auteur d’un nouvel article publié jeudi dans Nature Astronomy. Et comme le télescope Webb étudie les exoplanètes – des planètes autour d’étoiles autres que notre Soleil – en mesurant les longueurs d’onde de la lumière qui traverse l’atmosphère d’une planète à l’aide de son instrument de spectroscopie, les modèles moins précis pourraient signifier que les observations du télescope Webb sont décalées de la réalité d’un ordre de grandeur.
“Actuellement, le modèle que nous utilisons pour décrypter les informations spectrales n’est pas à la hauteur de la précision et de la qualité des données que nous avons du télescope James Webb”, a déclaré Niraula dans un communiqué de presse. “Nous devons améliorer notre jeu et nous attaquer ensemble au problème de l’opacité”.
L’instrument spectromètre de Webb obtient un “spectre”, c’est-à-dire un ensemble de longueurs d’onde de la lumière qui traverse l’atmosphère d’une exoplanète. Étant donné que différentes molécules absorbent la lumière à différentes longueurs d’onde, le modèle unique d’un spectre peut indiquer aux scientifiques quels composés sont présents en quelles quantités dans l’atmosphère d’une planète, y compris les gaz et les matières organiques qui pourraient indiquer des signes d’activité biologique.
Donc, ne pas résoudre le problème du modèle d’opacité, en pratique, pourrait signifier que les scientifiques manquent des signes de vie sur une exoplanète, ou obtiennent un faux positif pour des signes potentiels de vie extraterrestre dans l’atmosphère d’une exoplanète.
“Il y a une différence scientifiquement significative entre un composé comme l’eau présent à 5 % et à 25 %, que les modèles actuels ne peuvent pas différencier”, a déclaré Julien de Wit, professeur adjoint au département des sciences de la terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT et co-auteur de l’étude, dans un communiqué de presse.
Dans leur étude, les chercheurs ont créé des modèles d’opacité alternatifs qui modifient certaines hypothèses sur la façon dont la lumière et la matière interagissent dans l’atmosphère d’une exoplanète. Ils ont ensuite fait passer des spectres de Webb par ces modèles et chacun d’entre eux a produit des résultats très différents les uns des autres, mais aussi que chaque modèle semblait très bien s’adapter aux données ; il serait difficile pour les scientifiques qui regardent ces données de savoir qu’elles sont fausses, en d’autres termes, à moins qu’ils ne sachent quoi chercher.
“Nous avons découvert qu’il y a suffisamment de paramètres à modifier, même avec un mauvais modèle, pour obtenir un bon ajustement, ce qui signifie que vous ne sauriez pas que votre modèle est faux et que ce qu’il vous dit est faux”, a déclaré le Dr de Wit.
Les chercheurs suggèrent plusieurs façons d’améliorer les modèles d’opacité pour qu’ils puissent correspondre à la précision de l’optique de Webb, en commençant par davantage d’expériences en laboratoire pour affiner les modèles, et une base de données centrale avec un formatage standardisé pour aider les astronomes à mettre à jour leurs modèles à partir des données spectrales et des expériences.
“Il y a tellement de choses qui pourraient être faites si nous savions parfaitement comment la lumière et la matière interagissent”, a déclaré M. Niraula. “Nous le savons assez bien autour des conditions de la Terre, mais dès que nous passons à différents types d’atmosphères, les choses changent, et cela représente beaucoup de données, de qualité croissante, que nous risquons de mal interpréter.”
