Article Dans Une Revue Nature Astronomy Année : 2024

Nightside clouds and disequilibrium chemistry on the hot Jupiter WASP-43b

Taylor J. Bell , Nicolas Crouzet , Patricio E. Cubillos , Laura Kreidberg , Anjali A. A. Piette , Michael T. Roman , Joanna K. Barstow , Jasmina Blecic , Ludmila Carone , Louis-Philippe Coulombe , Elsa Ducrot , Mark Hammond , João M. Mendonça , Julianne I. Moses , Vivien Parmentier (1) , Kevin B. Stevenson , Lucas Teinturier (2) , Michael Zhang , Natalie M. Batalha , Jacob L. Bean , Björn Benneke , Benjamin Charnay (2) , Katy L. Chubb , Brice-Olivier Demory , Peter Gao , Elspeth K. H. Lee , Mercedes López-Morales , Giuseppe Morello , Emily Rauscher , David K. Sing , Xianyu Tan , Olivia Venot , Hannah R. Wakeford , Keshav Aggarwal , Eva-Maria Ahrer , Munazza K. Alam , Robin Baeyens , David Barrado , Claudio Caceres , Aarynn L. Carter , Sarah L. Casewell , Ryan C. Challener , Ian J. M. Crossfield , Leen Decin , Jean-Michel Désert , Ian Dobbs-Dixon , Achrène Dyrek , Néstor Espinoza , Adina D. Feinstein , Neale P. Gibson , Joseph Harrington , Christiane Helling , Renyu Hu , Nicolas Iro , Eliza M. -R. Kempton , Sarah Kendrew , Thaddeus D. Komacek , Jessica Krick , Pierre-Olivier Lagage , Jérémy Leconte , Monika Lendl , Neil T. Lewis , Joshua D. Lothringer , Isaac Malsky , Luigi Mancini , Megan Mansfield , Nathan J. Mayne , Thomas M. Evans-Soma , Karan Molaverdikhani , Nikolay K. Nikolov , Matthew C. Nixon , Enric Palle , Dominique J. M. Petit Dit de la Roche , Caroline Piaulet , Diana Powell , Benjamin V. Rackham , Aaron D. Schneider , Maria E. Steinrueck , Jake Taylor , Luis Welbanks , Sergei N. Yurchenko , Xi Zhang , Sebastian Zieba
Taylor J. Bell
  • Fonction : Auteur
Nicolas Crouzet
  • Fonction : Auteur
Patricio E. Cubillos
  • Fonction : Auteur
Laura Kreidberg
  • Fonction : Auteur
Anjali A. A. Piette
  • Fonction : Auteur
Michael T. Roman
Joanna K. Barstow
  • Fonction : Auteur
Jasmina Blecic
  • Fonction : Auteur
Ludmila Carone
  • Fonction : Auteur
Louis-Philippe Coulombe
  • Fonction : Auteur
Elsa Ducrot
Mark Hammond
  • Fonction : Auteur
João M. Mendonça
  • Fonction : Auteur
Julianne I. Moses
Kevin B. Stevenson
  • Fonction : Auteur
Michael Zhang
  • Fonction : Auteur
Natalie M. Batalha
  • Fonction : Auteur
Jacob L. Bean
  • Fonction : Auteur
Björn Benneke
  • Fonction : Auteur
Katy L. Chubb
  • Fonction : Auteur
Brice-Olivier Demory
Peter Gao
  • Fonction : Auteur
Elspeth K. H. Lee
  • Fonction : Auteur
Mercedes López-Morales
  • Fonction : Auteur
Giuseppe Morello
  • Fonction : Auteur
Emily Rauscher
David K. Sing
  • Fonction : Auteur
Xianyu Tan
  • Fonction : Auteur
Olivia Venot
Hannah R. Wakeford
  • Fonction : Auteur
Keshav Aggarwal
  • Fonction : Auteur
Eva-Maria Ahrer
Munazza K. Alam
  • Fonction : Auteur
Robin Baeyens
  • Fonction : Auteur
David Barrado
  • Fonction : Auteur
Claudio Caceres
  • Fonction : Auteur
Aarynn L. Carter
  • Fonction : Auteur
Sarah L. Casewell
  • Fonction : Auteur
Ryan C. Challener
  • Fonction : Auteur
Ian J. M. Crossfield
  • Fonction : Auteur
Leen Decin
  • Fonction : Auteur
Jean-Michel Désert
  • Fonction : Auteur
Ian Dobbs-Dixon
  • Fonction : Auteur
Achrène Dyrek
  • Fonction : Auteur
Néstor Espinoza
  • Fonction : Auteur
Adina D. Feinstein
  • Fonction : Auteur
Neale P. Gibson
  • Fonction : Auteur
Joseph Harrington
  • Fonction : Auteur
Christiane Helling
Renyu Hu
  • Fonction : Auteur
Nicolas Iro
  • Fonction : Auteur
Eliza M. -R. Kempton
  • Fonction : Auteur
Sarah Kendrew
  • Fonction : Auteur
Thaddeus D. Komacek
  • Fonction : Auteur
Jessica Krick
  • Fonction : Auteur
Pierre-Olivier Lagage
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1117906
Jérémy Leconte
Monika Lendl
  • Fonction : Auteur
Neil T. Lewis
  • Fonction : Auteur
Joshua D. Lothringer
  • Fonction : Auteur
Isaac Malsky
  • Fonction : Auteur
Luigi Mancini
  • Fonction : Auteur
Megan Mansfield
  • Fonction : Auteur
Nathan J. Mayne
  • Fonction : Auteur
Thomas M. Evans-Soma
  • Fonction : Auteur
Karan Molaverdikhani
  • Fonction : Auteur
Nikolay K. Nikolov
  • Fonction : Auteur
Matthew C. Nixon
  • Fonction : Auteur
Enric Palle
  • Fonction : Auteur
Caroline Piaulet
  • Fonction : Auteur
Diana Powell
  • Fonction : Auteur
Benjamin V. Rackham
  • Fonction : Auteur
Aaron D. Schneider
  • Fonction : Auteur
Maria E. Steinrueck
  • Fonction : Auteur
Jake Taylor
  • Fonction : Auteur
Luis Welbanks
  • Fonction : Auteur
Sergei N. Yurchenko
  • Fonction : Auteur
Xi Zhang
  • Fonction : Auteur
Sebastian Zieba
  • Fonction : Auteur

Résumé

Hot Jupiters are among the best-studied exoplanets, but it is still poorly understood how their chemical composition and cloud properties vary with longitude. Theoretical models predict that clouds may condense on the nightside and that molecular abundances can be driven out of equilibrium by zonal winds. Here we report a phase-resolved emission spectrum of the hot Jupiter WASP-43b measured from 5 μm to 12 μm with the JWST's Mid-Infrared Instrument. The spectra reveal a large day-night temperature contrast (with average brightness temperatures of 1,524 ± 35 K and 863 ± 23 K, respectively) and evidence for water absorption at all orbital phases. Comparisons with three-dimensional atmospheric models show that both the phase-curve shape and emission spectra strongly suggest the presence of nightside clouds that become optically thick to thermal emission at pressures greater than ~100 mbar. The dayside is consistent with a cloudless atmosphere above the mid-infrared photosphere. Contrary to expectations from equilibrium chemistry but consistent with disequilibrium kinetics models, methane is not detected on the nightside (2σ upper limit of 1-6 ppm, depending on model assumptions). Our results provide strong evidence that the atmosphere of WASP-43b is shaped by disequilibrium processes and provide new insights into the properties of the planet's nightside clouds. However, the remaining discrepancies between our observations and our predictive atmospheric models emphasize the importance of further exploring the effects of clouds and disequilibrium chemistry in numerical models.

Fichier principal
Vignette du fichier
s41550-024-02230-x.pdf (5.16 Mo) Télécharger le fichier
Origine Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte
Licence

Dates et versions

insu-04729849 , version 1 (10-10-2024)

Licence

Identifiants

Citer

Taylor J. Bell, Nicolas Crouzet, Patricio E. Cubillos, Laura Kreidberg, Anjali A. A. Piette, et al.. Nightside clouds and disequilibrium chemistry on the hot Jupiter WASP-43b. Nature Astronomy, 2024, 8, pp.879-898. ⟨10.1038/s41550-024-02230-x⟩. ⟨insu-04729849⟩
109 Consultations
78 Téléchargements

Altmetric

Partager

  • More