Nuage géant d'hélium découvert autour de l'exoplanète WASP-107b par le télescope James Webb

Une équipe scientifique internationale dirigée par des experts de l'Université de Genève (UNIGE) et avec la collaboration d'autres institutions du réseau NCCR PlanetS a publié le 1er décembre 2025 des résultats marquant une percée scientifique dans l'étude des exoplanètes. En utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), d'immenses nuages d'hélium s'échappant de l'atmosphère de l'exoplanète WASP-107b ont été enregistrés — un phénomène qui n'avait jusqu'à présent jamais été relevé avec une telle précision et ampleur.

WASP-107b, découverte en 2017, orbite autour d'une étoile de type K à une distance d'environ 210 années-lumière dans la constellation de la Vierge. Bien que sa taille soit comparable à celle de Jupiter (rayon d'environ 0,96 Jupiter), sa masse n'est que d'environ 9 à 12 % de celle de Jupiter — ce qui la classe dans la catégorie rare des exoplanètes dites « super-puff », à l'atmosphère extrêmement raréfiée et à la densité très faible. Son orbite est extrêmement proche de l'étoile — environ sept fois plus proche que Mercure ne l'est du Soleil — ce qui, combiné à une forte radiation stellaire, rend l'atmosphère extrêmement vulnérable à la perte de gaz.

Premier aperçu de la fuite atmosphérique en temps réel

L'équipe d'astronomes a utilisé l'instrument NIRISS-SOSS du télescope JWST pour la mesure spectroscopique du transit de WASP-107b devant son étoile. Ce qui a été enregistré — une absorption d'hélium pré-transit environ 1,5 heure avant l'entrée même de la planète dans le disque de transit — témoigne que le gaz d'hélium ne s'écoule pas seulement derrière la planète, mais aussi devant elle, le long de l'orbite. La plus forte absorption d'hélium s'élevait à environ 2,4 % (avec une incroyable solidité statistique de 36σ), tandis que la détection dans la phase pré- et post-transit était au niveau de 17σ. Cela confirme la fuite continue et puissante de l'atmosphère sous la forme d'une énorme « enveloppe » raréfiée ou exosphère, qui s'étend sur des dizaines de rayons planétaires.

Géométrie de l'échappement atmosphérique : queue et nuage avant

Les modèles de comportement de l'atmosphère, développés à l'UNIGE, suggèrent que la masse d'hélium n'est pas limitée seulement à la queue derrière la planète, mais forme aussi un nuage avant — ce qui donne un aspect presque cométaire au système. Ce gaz absorbe continuellement la lumière de l'étoile et rend les changements de luminosité visibles même avant l'entrée de la planète en transit, ce qui représente l'exemple le plus convaincant enregistré à ce jour d'« échappement atmosphérique » (atmospheric escape) chez les exoplanètes.

Outre l'hélium, le JWST a également enregistré des traces de vapeur d'eau (H₂O), de monoxyde de carbone (CO), de dioxyde de carbone (CO₂) et d'ammoniac (NH₃). Il est intéressant de noter que pour WASP-107b — malgré la sensibilité des instruments — le méthane (CH₄) n'a pas été détecté, ce qui éclaire la structure chimique inhabituelle de l'atmosphère et indique de puissants processus de mélange et un déséquilibre chimique.

Implications pour l'origine et l'évolution des planètes

Toutes ces caractéristiques — grande taille avec une faible masse, atmosphère étendue, apparition d'hélium, d'eau et de molécules, sans présence de méthane — soutiennent le scénario selon lequel WASP-107b n'est pas née sur son orbite actuelle. Elle s'est probablement formée beaucoup plus loin de l'étoile, a ensuite migré près d'elle, et sous l'effet d'un rayonnement intense a acquis une atmosphère gonflée qu'elle perd maintenant dans l'espace.

Ceci est crucial pour la compréhension de l'évolution des exoplanètes : cela montre que les pertes atmosphériques — surtout chez les mondes gazeux et semi-gazeux orbitant à proximité — peuvent changer dramatiquement leur structure et leur composition chimique au fil du temps. L'étude de tels systèmes donne un aperçu précieux sur l'expansion et la disparition des atmosphères, mais aussi sur les migrations des planètes au sein de leurs systèmes.

Pourquoi la découverte est révolutionnaire

Auparavant, l'hélium avait été identifié dans l'atmosphère de WASP-107b à l'aide du télescope Hubble (2018), et des études ultérieures indiquaient des queues prolongées de gaz dans l'exosphère. Mais avec les nouvelles mesures du JWST, les astronomes ont obtenu la première représentation « photographique » extrêmement détaillée et complète de la fuite atmosphérique — en temps réel et avec une précision spectroscopique. Cela représente un tournant dans les manières dont nous pouvons surveiller l'évolution des atmosphères externes des exoplanètes.

Les experts soulignent qu'un tel processus de raréfaction atmosphérique, bien que lent pour une planète comme la Terre — où ne s'échappent que quelques kilogrammes de gaz par seconde — peut signifier chez les exoplanètes super-puff l'évaporation complète de l'atmosphère sur des millions ou des milliards d'années, ce qui peut changer fondamentalement le destin de telles planètes.

Par conséquent, WASP-107b devient un nouveau point de référence pour comprendre comment la radiation stellaire et la faiblesse gravitationnelle peuvent façonner les destins des exoplanètes, influencer leur masse, leur composition atmosphérique et leur stabilité à long terme.