Une étude publiée dans Nature Astronomy et menée par Guo Jianheng des Observatoires du Yunnan de l'Académie chinoise des sciences offre une perspective sur les processus violents d'évasion atmosphérique des exoplanètes de faible masse, en particulier un processus connu sous le nom d'évasion hydrodynamique.

Il révèle divers mécanismes moteurs affectant les échappements hydrodynamiques et propose une nouvelle méthode de classification pour comprendre ces processus d'échappement.

Les exoplanètes, qui font référence aux planètes situées en dehors de notre système solaire, sont un sujet populaire dans la recherche astronomique. Les atmosphères de ces planètes peuvent quitter la planète et entrer dans l’espace pour diverses raisons. L’une de ces raisons est l’évasion hydrodynamique, qui est le processus par lequel la haute atmosphère quitte la planète dans son ensemble. Ce processus est bien plus intense que l'évasion du comportement des particules observée sur les planètes du système solaire.

Une fuite atmosphérique hydrodynamique aurait pu se produire dès les premiers stades de la vie des planètes du système solaire. Si la Terre avait perdu toute son atmosphère par fuite hydrodynamique à ce moment-là, elle serait peut-être devenue aussi désolée que Mars. Désormais, cette évasion intense ne se produit plus sur des planètes comme la Terre. Cependant, les télescopes spatiaux et terrestres ont observé qu’une fuite hydrodynamique se produit encore sur certaines exoplanètes très proches de leurs étoiles hôtes. Ce processus modifie non seulement la masse de la planète, mais affecte également le climat et l'habitabilité de la planète.

Dans cette étude, Guo Jianheng a découvert que la fuite atmosphérique hydrodynamique des exoplanètes de faible masse pouvait être provoquée soit uniquement, soit conjointement par l'énergie interne de la planète, le travail effectué par les forces de marée de l'étoile, ou le chauffage dû au rayonnement ultraviolet extrême de l'étoile. P>

Avant cette étude, les chercheurs devaient s’appuyer sur des modèles complexes pour déterminer quel mécanisme physique provoquait la fuite de fluide sur une planète, et les conclusions étaient souvent obscures. Cette étude a proposé que la simple utilisation des paramètres physiques de base de l'étoile et de la planète, tels que la masse, le rayon et la distance orbitale, puisse classer les mécanismes d'évasion hydrodynamique des planètes de faible masse.

Sur les planètes de faible masse et de grand rayon, une énergie interne suffisante ou une température élevée peuvent provoquer une fuite atmosphérique. Cette étude a montré que l'utilisation du paramètre classique de Jeans, un rapport entre l'énergie interne de la planète et l'énergie potentielle, peut déterminer si la fuite susmentionnée se produit.

Pour les planètes où l'énergie interne ne peut pas entraîner l'échappement atmosphérique, Guo Jianheng a défini un paramètre Jeans amélioré en introduisant les forces de marée des étoiles. Grâce au paramètre Jeans amélioré, les rôles des forces de marée et du rayonnement ultraviolet extrême de l'étoile dans la fuite atmosphérique peuvent être distingués facilement et avec précision.

De plus, cette étude a révélé que les planètes ayant un potentiel gravitationnel élevé et un faible rayonnement stellaire sont plus susceptibles de connaître une lente évasion atmosphérique hydrodynamique; sinon, la planète subira principalement une fuite rapide de fluide.

Les résultats de cette étude expliquent comment l'atmosphère d'une planète évolue au fil du temps, ce qui est important pour explorer l'évolution et les origines des planètes de faible masse et pourrait aider à mieux comprendre l'habitabilité et l'histoire évolutive de ces mondes lointains.

Plus d'informations : J. H. Guo, Caractérisation des régimes d'évasion hydrodynamique des exoplanètes de faible masse, Nature Astronomy (2024). DOI :10.1038/s41550-024-02269-w

Informations sur le journal : Astronomie de la nature

Fourni par l'Académie chinoise des sciences