L'illustration de cet artiste montre un nuage géant d'hydrogène s'échappant d'un Planète de la taille de Neptune à seulement 97 années-lumière de la Terre. L'exoplanète est minuscule par rapport à son étoile, une naine rouge nommée GJ 3470. Le rayonnement intense de l'étoile chauffe l'hydrogène dans la haute atmosphère de la planète à un point où il s'échappe dans l'espace. Le monde extraterrestre perd de l'hydrogène à un rythme 100 fois plus rapide qu'un Neptune chaud précédemment observé dont l'atmosphère s'évapore également. Crédit :NASA, ESA, et D. Joueur (STScI)
La vitesse et la distance à laquelle les planètes orbitent autour de leurs étoiles flamboyantes respectives peuvent déterminer le destin de chaque planète, si la planète reste une partie de longue date de son système solaire ou s'évapore plus rapidement dans le cimetière sombre de l'univers.
Dans leur quête pour en savoir plus sur les planètes lointaines au-delà de notre propre système solaire, les astronomes ont découvert qu'une planète de taille moyenne à peu près la taille de Neptune, GJ 3470b, s'évapore à un rythme 100 fois plus rapide qu'une planète de taille similaire précédemment découverte, GJ 436b.
Les résultats, publié aujourd'hui dans le journal de Astronomie &Astrophysique , faire progresser les connaissances des astronomes sur l'évolution des planètes.
"C'est le pistolet fumant que les planètes peuvent perdre une fraction significative de leur masse totale. GJ 3470b perd plus de sa masse que toute autre planète que nous avons vue jusqu'à présent; dans seulement quelques milliards d'années, la moitié de la planète a peut-être disparu, " a déclaré David Sing, Bloomberg Distinguished Professor à Johns Hopkins et auteur de l'étude.
L'étude fait partie du programme Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET), dirigé par Sing, qui vise à mesurer les atmosphères de 20 exoplanètes en ultraviolet, lumière optique et infrarouge, pendant qu'ils orbitent autour de leurs étoiles. PanCET est le plus grand programme d'observation d'exoplanètes exécuté avec le télescope spatial Hubble de la NASA.
Une question d'intérêt particulier pour les astronomes est de savoir comment les planètes perdent leur masse par évaporation. Les planètes telles que les "super" Terres et les Jupiter "chaudes" orbitent plus près de leurs étoiles et sont donc plus chaudes, provoquant l'évaporation de la couche la plus externe de leur atmosphère.
Ce graphique trace les exoplanètes en fonction de leur taille et de leur distance par rapport à leur étoile. Chaque point représente une exoplanète. Des planètes de la taille de Jupiter (situées en haut du graphique) et des planètes de la taille de la Terre et des super-Terres (en bas) se trouvent à la fois proches et loin de leur étoile. Mais les planètes de la taille de Neptune (au milieu de l'intrigue) se font rares près de leur étoile. Ce soi-disant désert de Neptunes chaudes montre que de tels mondes extraterrestres sont rares, ou, ils étaient abondants à la fois, mais ont disparu depuis. La détection que GJ 3470b, une chaude Neptune aux confins du désert, perd rapidement son atmosphère suggère que les Neptunes plus chauds pourraient s'être érodés pour devenir plus petits, super-Terres rocheuses. Crédit :NASA, ESA, et A. Feild (STScI)
Alors que ces exoplanètes plus grandes de la taille de Jupiter et plus petites de la taille de la Terre sont nombreuses, Les exoplanètes de taille moyenne Neptune (environ quatre fois plus grosses que la Terre) sont rares. Les chercheurs émettent l'hypothèse que ces Neptunes sont dépouillés de leur atmosphère et finissent par devenir des planètes plus petites. C'est difficile, cependant, les assister activement à le faire car ils ne peuvent être étudiés qu'en lumière UV, ce qui limite les chercheurs à examiner les étoiles proches à moins de 150 années-lumière de la Terre, pas obscurci par le matériel interstellaire. GJ 3470b est à 96 années-lumière et entoure une étoile naine rouge dans la direction générale de la constellation du Cancer.
Dans cette étude, Hubble a découvert que l'exoplanète GJ 3470b avait perdu beaucoup plus de masse et avait une exosphère sensiblement plus petite que la première exoplanète de la taille de Neptune étudiée, GJ 436b, en raison de sa densité plus faible et de la réception d'un souffle de rayonnement plus fort de son étoile hôte.
La densité plus faible du GJ 3470b le rend incapable de s'accrocher gravitationnellement à l'atmosphère chauffée, et alors que l'étoile hébergeant GJ 436b avait entre 4 et 8 milliards d'années, l'étoile hébergeant GJ 3470b n'a que 2 milliards d'années; une étoile plus jeune est plus active et puissante, et, donc, a plus de rayonnement pour chauffer l'atmosphère de la planète.
L'équipe de Sing estime que le GJ 3470b a peut-être déjà perdu jusqu'à 35 % de sa masse totale et, dans quelques milliards d'années, tout son gaz peut être extrait, ne laissant qu'un noyau rocheux.
"Nous commençons à mieux comprendre comment les planètes sont formées et quelles propriétés influencent leur composition globale, " Sing a déclaré. "Notre objectif avec cette étude et le programme PanCET global est de jeter un regard général sur les atmosphères de ces planètes pour déterminer comment chaque planète est affectée par son propre environnement. En comparant différentes planètes, nous pouvons commencer à reconstituer le tableau d'ensemble de leur évolution."
Avoir hâte de, Sing et l'équipe espèrent étudier plus d'exoplanètes en recherchant de l'hélium dans la lumière infrarouge, ce qui permettra une plus grande plage de recherche que la recherche d'hydrogène en lumière UV.
Actuellement, planètes, qui sont constitués en grande partie d'hydrogène et d'hélium, ne peut être étudié que par le traçage de l'hydrogène en lumière UV. En utilisant Hubble, le prochain télescope spatial James Webb de la NASA (qui aura une plus grande sensibilité à l'hélium), et un nouvel instrument appelé Carmenes que Sing a récemment découvert peut suivre avec précision la trajectoire des atomes d'hélium, les astronomes pourront élargir leur quête de planètes lointaines.
