YAN Dongdong, GUO Jianheng et Xing Lei des observatoires du Yunnan de l'Académie chinoise des sciences, collaboration avec Huang Chenliang de l'Université de l'Arizona, déduit qu'il existe une atmosphère d'hydrogène neutre thermique en expansion et en fuite autour de Jupiter WASP-121b chaud en simulant le spectre de transmission optique (Hα) de cette exoplanète. L'étude a été publiée dans The Lettres de revues astrophysiques .

Il a été découvert que les atomes d'hydrogène plus froids dans l'atmosphère d'un Jupiter chaud proche de son étoile hôte peuvent s'échapper de manière spectaculaire en analysant les signaux d'observation dans la bande passante de l'ultraviolet lointain. Cette fuite est appelée fuite hydrodynamique. Grâce à ce mécanisme, les atmosphères planétaires perdent des quantités massives de matière, qui a un impact sérieux sur l'évolution planétaire.

Un petit nombre d'atomes d'hydrogène chauds sont présents dans l'atmosphère de la planète. Dans les années récentes, signaux d'absorption faibles (par exemple, spectres de transmission Hα de l'hydrogène) ont été détectés lorsque des atomes d'hydrogène chauds dans l'atmosphère planétaire ombragent l'étoile hôte. Cependant, il y a eu un manque d'explication reliant les signaux d'absorption générés par ces atomes d'hydrogène plus chauds à l'échappement atmosphérique.

Les chercheurs ont développé un modèle d'atmosphère de fuite hydrodynamique et un modèle de transfert de rayonnement. La vitesse, la température et la densité de l'atmosphère ont été obtenues en résolvant l'équation du fluide hydrodynamique, puis l'absorption de l'atmosphère planétaire par la lumière stellaire a été calculée fréquence par fréquence et point par point. Sur la base des modèles, ils ont calculé les populations d'atomes d'hydrogène chauds et froids, puis simulé les observations du spectre de transmission de la bande optique (Hα) du Jupiter WASP-121b chaud à différents moments d'observation.

Les chercheurs ont découvert qu'il y a une énorme quantité d'hydrogène gazeux neutre qui s'échappe autour de la planète, qui pourrait perdre jusqu'à dix mille milliards de tonnes de matière par an. Les atomes d'hydrogène chauds dans le matériau éjecté par les planètes peuvent voyager plus vite que la vitesse du son, provoquant une absorption aux longueurs d'onde optiques. Ils ont également découvert que les signaux d'échappement hydrodynamique de l'atmosphère planétaire peuvent être détectés par des télescopes au sol, et les signaux dans la bande optique peuvent être utilisés comme sonde pour détecter les fuites dans l'atmosphère.

Outre, les chercheurs ont découvert que les changements du niveau d'absorption de l'atmosphère planétaire à différents moments peuvent refléter les différentes caractéristiques d'activité de l'étoile hôte, avec le niveau d'activité plus élevé de l'étoile conduisant à une absorption plus profonde de l'atmosphère planétaire.

Cette étude permet de mieux comprendre l'influence de l'activité des étoiles hôtes sur l'échappement de l'atmosphère planétaire.