Un drôle de Neptune chaud reste intact autour d'une géante rouge

Une découverte fascinante dans le domaine de l'astronomie est celle d'un Neptune chaud à faible densité qui orbite autour d'une étoile géante rouge. Cette trouvaille remet en question les croyances précédentes sur la façon dont ces types de planètes perdent leur atmosphère au fil du temps à cause des radiations intenses de leurs étoiles.

Les Neptunes chauds sont des géantes gazeuses plus petites que Saturne. Elles ont des périodes orbitales courtes, généralement inférieures à 10 jours, et sont rarement trouvées. Les scientifiques pensent que c'est surtout parce que la radiation à haute énergie de leurs étoiles peut dépouiller leurs couches atmosphériques, laissant souvent juste des noyaux rocheux. Cependant, dans ce cas, on a trouvé une planète qui semble garder son atmosphère beaucoup plus longtemps que prévu.

#Découverte de TIC 365102760 b

La planète, connue sous le nom de TIC 365102760 b, a un rayon d'environ 6,2 fois celui de la Terre et une masse 19,2 fois celle de notre planète. Elle transite ou passe devant son étoile tous les 4,21 jours. Cette étoile géante rouge a évolué au fil du temps et est beaucoup plus ancienne que de nombreuses étoiles, ce qui rend la faible densité et la haute température de la planète surprenantes. Si l'on prend en compte l'âge et les conditions de l'étoile, on s'attendrait généralement à ce que TIC 365102760 b ait perdu son atmosphère gazeuse depuis longtemps.

Les résultats inattendus suggèrent que le taux de dépouillement atmosphérique est plus lent que prévu par les scientifiques. Cela pourrait être dû à une Activité stellaire moins intense que prévu ou à un processus appelé inflation tardive, où la planète s'étend avant de perdre son atmosphère. Cette planète montre que toutes les Neptunes chaudes ne se comportent pas de la même manière et que certaines peuvent garder leur atmosphère plus longtemps que ce qu'on pensait.

#Aperçu des découvertes d'exoplanètes

Au cours des 30 dernières années, plus de 5 000 exoplanètes ont été découvertes, montrant à quel point les systèmes planétaires peuvent être différents. Une observation importante est qu'il y a très peu de planètes qui ressemblent à Neptune en taille et qui sont proches de leurs étoiles. Différentes théories tentent d'expliquer ce schéma, y compris les interactions entre les étoiles et les planètes, qui peuvent affecter l'évolution des atmosphères et le mouvement des planètes dans l'espace.

Depuis le lancement du satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) en 2018, plus de 100 planètes avec des périodes orbitales très courtes ont été confirmées. Certaines de ces planètes montrent des signes de leur atmosphère en cours d'inflation, tandis que d'autres auraient perdu des quantités significatives de leur atmosphère au fil du temps. L'étude des planètes qui orbitent autour d'étoiles évoluées peut aider les scientifiques à en apprendre davantage sur la durée nécessaire à la perte d'atmosphères et sur le fonctionnement de ce processus.

#Caractéristiques de TIC 365102760

L'étoile TIC 365102760 est située à la base de la branche des géantes rouges et a été observée par TESS entre mi-2019 et fin 2022. L'analyse initiale de la lumière de l'étoile a révélé un candidat planétaire qui avait une période orbitale d'environ 4,2 jours et un rayon d'environ 6,5 fois celui de la Terre. Les données collectées ont contribué à déterminer la masse, le rayon et l'âge de l'étoile, qui a été estimé à environ 7,2 milliards d'années.

Une combinaison de courbes de lumière et de mesures de vitesse radiale a confirmé la présence de TIC 365102760 b. Les caractéristiques de cette planète montrent qu'elle fait partie du groupe exclusif des Neptunes chaudes. Sa densité a été calculée à environ 0,437 gramme par centimètre cube, ce qui est parmi les plus basses pour les Neptunes chaudes découvertes jusqu'à présent.

#Flux stellaire et perte atmosphérique

En utilisant des modèles existants, les scientifiques peuvent déterminer la quantité d'énergie que la planète reçoit de son étoile, ce qui est crucial pour comprendre le taux auquel son atmosphère pourrait être perdue. En calculant le flux stellaire au fil du temps, les chercheurs peuvent estimer combien de radiation a impacté la planète et son atmosphère. Pour TIC 365102760 b, les prédictions suggèrent qu'elle aurait dû perdre une partie significative de son atmosphère au fil des ans.

On estime qu'environ 65 % de la masse actuelle de la planète pourrait avoir été perdue tout au long de son histoire, ce qui correspond à d'autres modèles. Cependant, un autre calcul indique que seulement environ 24 % de son atmosphère aurait réellement été perdue, ce qui suggère qu'il y a de nombreux facteurs à prendre en compte lors de l'analyse de ces planètes.

#Le rôle de l'activité stellaire

Les modèles existants prennent également en compte le niveau d'activité de l'étoile, qui pourrait être plus faible que ce qu'on pensait. Les caractéristiques actuelles de la planète pourraient indiquer que TIC 365102760 b a subi moins d'érosion atmosphérique que prévu. Notamment, les étoiles de masse intermédiaire comme TIC 365102760 tendent à produire des radiations plus intenses que le Soleil. Cela signifie que TIC 365102760 b pourrait recevoir des niveaux de radiation significatifs, tout en échappant à la perte de son atmosphère.

Une autre possibilité est que cette planète ait migré vers sa position actuelle depuis une orbite plus éloignée, où elle était moins exposée aux radiations à haute énergie. Cependant, il n'y a aucune preuve suggérant des interactions récentes avec d'autres planètes dans le système, ce qui aurait pu altérer son orbite.

#Perte de masse atmosphérique

La perte de masse atmosphérique est un facteur critique pour comprendre comment ces systèmes planétaires évoluent au fil du temps. La radiation à haute énergie peut efficacement dépouiller les couches gazeuses entourant une planète, entraînant une atmosphère qui diminue de manière spectaculaire. Cependant, TIC 365102760 b semble être un cas où non seulement elle a conservé une partie de son atmosphère, mais elle a probablement survécu à un traitement beaucoup plus sévère que prévu.

La densité et la masse de la planète suggèrent qu'elle possède encore une enveloppe gazeuse, ce qui fournit un indice qu'elle aurait pu avoir une atmosphère beaucoup plus grande dans le passé. Ce scénario indique un besoin d'études supplémentaires sur l'histoire de la planète et comment elle a résisté aux radiations et aux pertes atmosphériques.

#Inflation planétaire tardive

Un aspect crucial contribuant à la survie de la planète pourrait impliquer un processus connu sous le nom d'inflation tardive. C'est lorsque la planète s'étend en rayon, gagnant potentiellement une certaine masse atmosphérique au cours de son évolution. Si TIC 365102760 b a subi cette inflation, cela pourrait avoir compensé la perte atmosphérique due à la radiation stellaire.

Certains modèles passés prédisant les changements de rayon planétaire suggèrent que TIC 365102760 b pourrait actuellement avoir un rayon plus grand que prévu à son âge, offrant de la place pour la rétention atmosphérique malgré la réception de niveaux élevés de radiation.

#Implications pour les recherches futures

La découverte de TIC 365102760 b ajoute un poids significatif à l'idée que toutes les Neptunes chaudes ne perdent pas leur atmosphère de la même manière ou aux taux attendus. Cette découverte peut informer les observations et recherches à venir, notamment sur l'évolution des planètes géantes gazeuses autour d'étoiles évoluées.

En comprenant mieux comment des conditions telles que l'activité stellaire et les schémas de migration contribuent à la rétention atmosphérique, les astronomes peuvent affiner leurs modèles et leurs hypothèses sur la démographie planétaire.

#Conclusion

Le cas de TIC 365102760 b rappelle la complexité des systèmes planétaires. Il remet en question les modèles existants et encourage les scientifiques à repenser leur perception de la rétention des atmosphères dans les Neptunes chaudes. Une observation continue et des recherches seront nécessaires pour découvrir plus de secrets sur cette planète fascinante et d'autres semblables.

Trouver davantage de Neptunes chauds à faible densité autour d'étoiles évoluées pourrait révéler des aperçus supplémentaires sur la manière dont différents facteurs affectent les atmosphères. Comprendre ces interactions aidera à clarifier comment divers types de planètes se forment et évoluent, conduisant à une vue plus complète des systèmes planétaires dans notre univers.