Les Neptunes chaudes se transforment en super-Terres

Le mystère de l'absence d'exoplanètes de la taille de Neptune très proches de leur étoile - ...
Les Neptunes chaudes se transforment en super-Terres

Les Neptunes chaudes se transforment en super-Terres

Photo: UNIGE/NASA/ESA

Le mystère de l'absence d'exoplanètes de la taille de Neptune très proches de leur étoile - ou Neptunes chaudes - est enfin résolu. Elles perdent leur atmosphère et se transforment en super-Terres, selon une étude dirigée par l’Université de Genève (UNIGE).

Les pêcheurs seraient perplexes s’ils ne capturaient que des gros et des petits poissons, mais peu de poissons de taille moyenne. C’est à peu de chose près ce qui arrive aux astronomes chasseurs d’exoplanètes.

Ils ont en effet trouvé des planètes chaudes de la taille de Jupiter, ainsi que des super-Terres chaudes - des planètes dont le diamètre ne dépasse pas 1,5 fois celui de la Terre -, mais pas de planètes proches de leur étoile de taille intermédiaire comme Neptune.

Ce mystérieux déficit de Neptune chaudes, appelé aussi désert, suggère deux explications: soit ces mondes sont rares, soit ils étaient abondants à un moment donné, mais ils ont disparu depuis.

Il y a quelques années, des astronomes de l’UNIGE utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont découvert que l’atmosphère de la Neptune tiède GJ 436b perdait de l’hydrogène. Cette perte n’est pas suffisante pour menacer son atmosphère, mais suggère que des Neptunes recevant plus d’énergie de leur étoile pourraient évoluer plus dramatiquement.

C’est ce que viennent de confirmer ces mêmes astronomes, membres du Pôle de recherche national PlanetS. A l’aide de Hubble, ils ont observé qu’une autre Neptune tiède, nommée GJ 3470b, perd son hydrogène 100 fois plus rapidement que GJ 436b.

Les deux planètes résident à environ 3,7 millions de kilomètres de leur étoile, soit un dixième de la distance entre Mercure et le Soleil, mais l’étoile de GJ 3470b est bien plus jeune et énergétique.

Super-Terres chaudes

'C’est la première fois que l’on observe une planète perdre son atmosphère si vite que cela peut impacter son évolution', explique jeudi dans un communiqué Vincent Bourrier, chercheur au Département d’astronomie de l’UNIGE, membre du projet européen FOUR ACES et premier auteur de cette étude. L’équipe estime que GJ 3470b aurait déjà perdu plus d’un tiers de sa masse.

'Jusqu’à maintenant, nous n’étions pas sûrs du rôle joué par l’évaporation des atmosphères dans la formation du désert', déclare Vincent Bourrier. La découverte de ces deux Neptunes tièdes perdant leur atmosphère en bordure de ce désert renforce l’idée que la version plus chaude de ces planètes est éphémère.

Les Neptunes chaudes auraient ainsi rétréci pour devenir des mini-Neptunes, ou se seraient même érodées complètement pour ne laisser que leur coeur rocheux. 'Cela pourrait expliquer l’abondance de super-Terres chaudes découvertes', explique David Ehrenreich, professeur associé à l’UNIGE et co-auteur de l’étude.

La traque aux Neptunes chaudes

L’observation de l’évaporation de ces deux Neptunes tièdes est encourageante, mais les membres de l’équipe savent qu’ils doivent en observer davantage pour confirmer leurs prédictions. Malheureusement, l’hydrogène qui s’échappe de ces planètes ne peut pas être détecté si celles-ci se trouvent à plus de 150 années-lumière de la Terre (GJ 3470b se trouve à 97 années-lumière), car l’hydrogène est alors caché par le gaz interstellaire.

Les scientifiques prévoient donc d’utiliser Hubble pour chercher d’autres traces d’échappement atmosphérique, car l’hydrogène pourrait entraîner avec lui des éléments plus lourds tels que le carbone. La solution pourrait aussi venir de l’hélium, dont le rayonnement dans l’infrarouge n’est pas bloqué par le milieu interstellaire.

'L’hélium nous permettra d’élargir la portée de nos relevés', estime Vincent Bourrier. 'La sensibilité élevée du télescope spatial James Webb devrait nous permettre également de détecter l’hélium qui s’échappe des petites planètes, comme les mini-Neptunes, et de compléter nos observations de la bordure du désert', conclut le spécialiste. Ces travaux sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

/ATS
 

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