Des exoplanètes pourraient se cacher derrière la « dorsale neptunienne »

Les exoplanètes, ces mondes situés au-delà de notre Système solaire, réservent encore bien des mystères aux astronomes. Une équipe de chercheurs a mis en évidence une nouvelle caractéristique dans la distribution des planètes extrasolaires, baptisée « crête neptunienne ». Cette découverte, publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics, pourrait fournir des indices sur les mécanismes de formation et d’évolution des exoplanètes proches de leur étoile.

Une découverte révolutionnaire

Des astronomes de l’université de Genève, du Pôle de recherche national Planètes et du Centre d’astrobiologie de Madrid ont mis en évidence une structure unique dans le paysage des exoplanètes : la crête neptunienne. Celle-ci se trouve entre deux zones déjà connues : le désert neptunien et la savane neptunienne. Le désert neptunien est une région où l’on trouve très peu de planètes de la taille de Neptune en orbite proche de leur étoile. En revanche, dans la savane neptunienne, ces planètes sont présentes en abondance, mais à des distances plus grandes de leur étoile.

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Vincent Bourrier, professeur assistant au Département d’astronomie de l’université de Genève, explique que cette crête représente une transition brutale entre ces deux régions. La crête neptunienne désigne une zone où les planètes de la taille de Neptune ont réussi à migrer vers l’intérieur du système, tout en conservant leur atmosphère malgré les radiations intenses provenant de leur étoile. Cette région marque donc un équilibre entre deux extrêmes : le désert stérile et la savane plus peuplée.

La formation des planètes

Pour comprendre les origines de cette crête, il est nécessaire de se pencher sur la manière dont les exoplanètes sont classées. Depuis la découverte de la première exoplanète au milieu des années 1990, les scientifiques ont identifié plus de 6 000 planètes au-delà de notre Système solaire. Ces planètes varient considérablement en taille, en masse et en distance par rapport à leur étoile. Certaines, comme les « super-Jupiter », sont plus grandes que Jupiter, tandis que d’autres, les « super-Terre », sont plus massives que notre planète.

Le préfixe « chaud » est utilisé pour désigner une planète qui est suffisamment proche de son étoile pour que sa révolution soit extrêmement rapide, parfois en quelques jours ou même heures. Les « Neptunes chaudes », quant à elles, sont des planètes de la taille de Neptune, mais qui orbitent très près de leur étoile. Or, leur absence dans cette zone a longtemps intrigué les scientifiques. En effet, les radiations intenses émises par les étoiles proches ont tendance à détruire l’atmosphère des Neptunes chaudes, un processus connu sous le nom de photoévaporation.

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Une transition entre désert et savane

La photoévaporation explique en grande partie l’existence du désert neptunien. À proximité des étoiles, la force des radiations dépouille rapidement les planètes de leur atmosphère, ce qui réduit leur taille. Cependant, au-delà de ce désert se trouve la savane neptunienne, une région où les planètes de taille similaire à Neptune sont plus nombreuses et peuvent conserver leur atmosphère intacte. Ces planètes migrent souvent de régions plus éloignées vers cette savane, puis certaines continuent leur migration vers le désert, où elles perdent finalement leur atmosphère.

L’équipe de chercheurs dirigée par Bourrier a utilisé des données collectées par le télescope spatial Kepler de la NASA pour cartographier ces régions. Ils ont ainsi pu identifier une nouvelle zone, située entre le désert et la savane, correspondant à une période orbitale de 3,2 à 5,7 jours terrestres. C’est dans cette zone que se situe la crête neptunienne.

Vincent Bourrier a déclaré que cette région permet de mieux comprendre les processus physiques qui façonnent le désert neptunien. La crête indique que certaines planètes de la taille de Neptune parviennent à se rapprocher de leur étoile tout en préservant leur atmosphère, grâce à un phénomène appelé « migration à haute excentricité ». Ce processus intervient plus tard dans la vie de la planète et l’aide à résister à l’érosion de son atmosphère causée par les radiations stellaires.

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Les futures recherches sur le paysage neptunien

La migration à haute excentricité et la photoévaporation sont probablement les facteurs à l’origine de la répartition observée des exoplanètes dans cette région du paysage neptunien. La crête se distingue par le fait qu’elle se dresse entre deux environnements planétaires très différents.

Afin de poursuivre leurs investigations, l’équipe se tournera vers de nouveaux instruments comme le Very Large Telescope (VLT) et son spectrographe ESPRESSO, qui permettront d’obtenir des données encore plus précises sur le désert, la savane et la crête neptunienne. Ces outils permettront notamment de déterminer l’orientation de certaines Neptunes chaudes. L’orientation d’une planète joue un rôle important dans la compréhension des processus de migration.

Amadeo Castro-González, doctorant au Centre d’astrobiologie de Madrid et premier auteur de l’étude, estime que ces nouvelles données offriront une vue encore plus complète du paysage neptunien. Les chercheurs espèrent ainsi tester leurs hypothèses sur l’évolution de ces mondes mystérieux et mieux comprendre pourquoi certaines planètes parviennent à préserver leur atmosphère malgré les radiations intenses. Pour aller plus loin, découvrez Phoenix, cette planète qui défie les lois de la physique et qui intrigue les astronomes.

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