Étudier la perte d'atmosphère d'une jeune planète

HIP94235 b est une jeune planète, d'environ 120 millions d'années, et elle fait partie des sous-Neptunes. Ces planètes sont plus petites que Neptune mais plus grandes que la Terre. L'âge de HIP94235 b est important car il nous permet d'étudier comment les planètes perdent leur atmosphère au fil du temps, surtout après avoir été bombardées par les radiations de leur étoile.

#Ce qu'on a fait

On a utilisé le télescope spatial Hubble pour observer HIP94235 b et voir si elle perdait de l'Hydrogène neutre, un gaz courant qui peut s'échapper de l'atmosphère d'une planète. On a fait deux séries d'observations avec un outil spécial sur le télescope qui fonctionne dans la gamme de la lumière ultraviolet. On s'est particulièrement intéressés à la ligne Lyman-alpha (Lyα), une longueur d'onde spécifique émise par l'hydrogène.

Pendant nos observations, on a comparé la lumière de la planète quand elle était devant son étoile (transit) et quand elle était derrière l'étoile (hors transit). On voulait voir s'il y avait des différences qui pouvaient indiquer que l'hydrogène s'échappait de la planète.

#Nos résultats

Malgré nos efforts, on n'a pas trouvé de différences notables dans la lumière entre les deux observations. Ça veut dire qu'au moins pour l'instant, on n'a pas détecté d'hydrogène échappant autour de HIP94235 b. On a fixé une limite sur la quantité d'hydrogène qui pourrait s'échapper, ce qui suggère que le taux de perte est faible.

Une des raisons pour lesquelles on pense qu'on n'a pas observé d'hydrogène s'échapper, c'est que les atomes d'hydrogène près de la planète pourraient disparaître très rapidement lorsqu'ils interagissent avec la radiation intense de l'étoile. Cette interaction fait que l'hydrogène devient ionisé, ce qui signifie qu'il perd sa charge neutre et qu'il est difficile à détecter. On estime que ce processus se produit très rapidement, toutes les 15 minutes, rendant plus difficile la détection de traces d'hydrogène s'échappant.

#Comparaison avec d'autres planètes

Actuellement, beaucoup d'études se concentrent sur des planètes plus anciennes, typiquement celles de plus d'un milliard d'années. Ces observations ont montré des nuages de gaz hydrogène étendus autour d'elles. Cependant, en regardant HIP94235 b, on comble un vide dans la compréhension de la façon dont les jeunes planètes perdent leur atmosphère.

Pour les jeunes planètes, en particulier dans leurs premières centaines de millions d'années, on s'attend à ce qu'elles perdent leur atmosphère à un rythme beaucoup plus élevé. Les observations d'autres systèmes jeunes ont montré que certaines planètes ont de grandes enveloppes d'hydrogène et d'hélium. Cela nous pousse à étudier de nouvelles planètes jeunes comme HIP94235 b.

#Aspects uniques de HIP94235 b

HIP94235 b orbite autour d'une étoile similaire à notre Soleil. Elle a une période d'environ 7,7 jours, ce qui signifie qu'elle complète une orbite autour de son étoile en un peu plus d'une semaine. Cet âge jeune nous permet d'explorer comment les Atmosphères planétaires changent juste après leur formation et comment elles évoluent sous la Radiation stellaire.

La taille de HIP94235 b est un autre point intéressant. Elle est plus petite que d'autres jeunes planètes semblables à Neptune, ce qui la rend potentiellement plus similaire aux super-Terres qu'on trouve souvent autour d'étoiles plus âgées. Ça veut dire que l'étude de cette planète peut nous aider à comprendre la transition entre les sous-Neptunes et les super-Terres.

#Techniques d'observation

En utilisant le télescope spatial Hubble, on a mené nos observations en deux sessions différentes. Chaque session a impliqué plusieurs orbites autour de la planète, ce qui nous a permis de rassembler beaucoup de données. On s'est concentrés sur des longueurs d'onde spécifiques de la lumière où on pourrait voir des signes d'hydrogène qui s'échappe.

On a rencontré des défis, comme des variations de lumière de fond dues aux opérations du télescope et à des facteurs environnementaux. Pour améliorer nos résultats, on a traité les données soigneusement, corrigeant le bruit de fond.

#Plongée dans les données

Après avoir rassemblé les données, on a analysé les images et les spectres (qui montrent comment la lumière change à travers différentes longueurs d'onde). On a examiné de près les courbes de lumière, surtout pendant les périodes de transit attendues, pour voir s'il y avait des variations qui pourraient indiquer que l'hydrogène s'échappait.

On a aussi regardé d'autres éléments comme le silicium et l'azote pour vérifier s'il y avait des activités stellaires inhabituelles qui pourraient affecter nos résultats. Cependant, on n'a trouvé aucun signe de changements significatifs, ce qui suggère que l'environnement stellaire était relativement stable pendant nos observations.

#Prédictions et comparaisons de modèles

On a utilisé des modèles pour prédire combien d'hydrogène on pourrait s'attendre à observer s'il s'échappait de la planète. En comparant nos résultats d'observation avec ces modèles, on a pu évaluer si nos découvertes étaient en accord avec les attentes théoriques.

Prédire comment HIP94235 b va évoluer dans le temps est complexe. Les modèles suggèrent qu'étant donné les conditions, HIP94235 b pourrait éventuellement se transformer en super-Terre dans environ un milliard d'années. Cette transformation dépend de la rapidité avec laquelle elle perd son atmosphère maintenant.

#Que signifient nos résultats ?

Le manque de détection d'écoulement d'hydrogène de HIP94235 b soulève des questions sur la dynamique atmosphérique de la planète. Même si elle perd sans doute un peu de gaz, le taux élevé d'ionisation causé par la radiation stellaire complique notre capacité à le voir.

Les résultats montrent que même si ces planètes subissent des processus d'évasion, la perte rapide d'hydrogène neutre rend l'observation directe particulièrement difficile. Nos découvertes sont conformes aux théories suggérant que les jeunes planètes subissent des changements atmosphériques significatifs en raison de la radiation intense de leur étoile.

#Directions futures

Pour l'avenir, on recommande de continuer les observations de HIP94235 b et de planètes jeunes similaires. Cela nous aidera à construire une image plus claire de l'évolution atmosphérique dans des systèmes planétaires jeunes. Les études futures profiteront de techniques d'observation améliorées et de modèles qui tiennent compte des interactions complexes entre l'atmosphère d'une planète et son environnement stellaire.

#Conclusion

L'étude de HIP94235 b offre des aperçus précieux sur les premières étapes de l'évolution planétaire. Même si on n'a pas détecté d'hydrogène s'échappant, nos observations et analyses nous aident à comprendre les processus de perte de gaz dans les jeunes exoplanètes. En analysant ces premiers processus, on peut mieux prédire l'évolution à long terme des jeunes planètes et leur stabilité éventuelle à mesure qu'elles mûrissent.