Des scientifiques de l'Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam (AIP) ont examiné le sort de la jeune étoile V1298 Tau et de ses quatre exoplanètes en orbite. Les résultats montrent que ces planètes récemment nées sont grillées par le rayonnement X intense de leur jeune soleil, ce qui conduit à la vaporisation des atmosphères de ces planètes. Les planètes les plus intimes pourraient être évaporées jusqu'à leurs noyaux rocheux, pour qu'il n'y ait plus d'atmosphère.

Les jeunes exoplanètes vivent dans un environnement à enjeux élevés :leur soleil produit une grande quantité de rayonnement X énergétique, typiquement 1000 à 10, 000 fois plus que notre propre soleil. Ce rayonnement de rayons X peut chauffer les atmosphères des exoplanètes et parfois même les faire bouillir. La quantité d'atmosphère d'une exoplanète qui s'évapore au fil du temps dépend des propriétés de la planète :sa masse, densité, et à quel point il est proche de son étoile. Mais dans quelle mesure l'étoile peut-elle influencer ce qui se passe sur des milliards d'années ? C'est une question que les astronomes de l'AIP ont choisi d'aborder dans leur dernier article.

Le système à quatre planètes récemment découvert autour du jeune soleil V1298 Tau est un banc d'essai parfait pour cette question. L'étoile centrale a à peu près la même taille que notre soleil. Cependant, il n'a que 25 millions d'années environ, qui est beaucoup plus jeune que notre soleil avec ses 4,6 milliards d'années. Il abrite deux planètes plus petites en orbite rapprochée, à peu près de la taille de Neptune, ainsi que deux planètes de la taille de Saturne plus loin. "Nous avons observé le spectre de rayons X de l'étoile avec le télescope spatial Chandra pour avoir une idée de la force avec laquelle les atmosphères planétaires sont irradiées, " explique Katja Poppenhäger, l'auteur principal de l'étude. Les scientifiques ont déterminé les destins possibles des quatre exoplanètes.

Au fur et à mesure que le système étoile-planète vieillit, la rotation de l'étoile ralentit. La rotation est le moteur du magnétisme et de l'émission de rayons X de l'étoile, une rotation plus lente va donc de pair avec une émission de rayons X plus faible. "L'évaporation des exoplanètes dépend de la vitesse ou de la lenteur de la rotation de l'étoile au cours du prochain milliard d'années - plus la rotation est rapide, moins l'atmosphère est perdue, " déclare Laura Ketzer, étudiante au doctorat et co-auteure, qui a développé un code accessible au public pour calculer comment les planètes évoluent au fil du temps.

Les calculs montrent que les deux planètes les plus à l'intérieur du système peuvent perdre complètement leur atmosphère gazeuse et devenir des noyaux rocheux si l'étoile tourne lentement, tandis que la planète la plus éloignée continuera d'être une géante gazeuse. "Pour la troisième planète, ça dépend vraiment de son poids, que nous ne connaissons pas encore. Mesurer la taille des exoplanètes avec la technique du transit fonctionne bien, mais déterminer les masses planétaires est beaucoup plus difficile, " explique le co-auteur Matthias Mallonn, qui a mis à jour les propriétés de transit du système en utilisant des observations avec le télescope au sol STELLA de l'AIP.

« Les observations aux rayons X d'étoiles avec des planètes sont une pièce clé du puzzle pour en savoir plus sur l'évolution à long terme des atmosphères exoplanétaires, " conclut Katja Poppenhäger. " Je suis particulièrement enthousiasmée par les possibilités que nous offrent les observations aux rayons X avec eROSITA au cours des prochaines années. " Le télescope à rayons X eROSITA, qui a été développé en partie par l'AIP, effectue des observations de l'ensemble du ciel et fournira des propriétés de rayons X pour des centaines d'étoiles hôtes d'exoplanètes.