Cette super-Terre aurait perdu son atmosphère à cause de sa chaleur interne

Une exoplanète lointaine récemment découverte pourrait nous éclairer sur l’absence de planètes ayant un diamètre environ deux fois supérieur à celui de la Terre. Cette super-Terre, appelée TOI-512b, a été identifiée grâce au satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA et à l’instrument ESPRESSO du Very Large Telescope, situé au Chili. Sa découverte pourrait expliquer pourquoi certaines exoplanètes semblent manquer à l’appel dans l’Univers.

Une planète plus grande et plus dense que la Terre

Baptisée TOI-512b, cette exoplanète a été repérée à 218 années-lumière grâce au satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA et confirmée par l’instrument ESPRESSO du Very Large Telescope, au Chili. Selon José Rodrigues, chercheur à l’Institut d’astrophysique de Porto et auteur principal de l’étude, chaque nouvelle découverte permet d’affiner notre compréhension des mécanismes de formation et d’évolution des planètes.

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TOI-512b a été détectée pour la première fois en 2020 lorsque TESS a observé son transit devant son étoile, c’est-à-dire son passage régulier bloquant une partie de la lumière de cette étoile. En analysant la quantité de lumière bloquée, les astronomes ont déterminé que son rayon faisait 1,54 fois celui de la Terre. Par la suite, ESPRESSO a mesuré la vitesse radiale de l’étoile, c’est-à-dire les petites oscillations provoquées par l’attraction gravitationnelle de la planète. Grâce à cela, ils ont calculé que TOI-512b avait une masse 3,57 fois supérieure à celle de la Terre.

Avec ces données, les scientifiques ont pu déterminer sa densité moyenne, estimée à 5,62 g/cm³, légèrement supérieure à celle de la Terre (5,52 g/cm³). Si elle avait les dimensions terrestres, TOI-512b serait considérée comme une planète rocheuse. Cependant, sa taille et sa masse indiquent une structure plus complexe. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Une orbite proche de son étoile

Cette exoplanète orbite très près de son étoile, effectuant une révolution complète en 7,1 jours à une distance de seulement 9,86 millions de kilomètres. Cette proximité la place bien au-delà de la zone habitable et l’expose à 112 fois plus de chaleur que ne reçoit la Terre du Soleil. De plus, sa taille la place juste en dessous de la limite du « désert chaud de Neptune », une région où l’on observe très peu de planètes intermédiaires entre les super-Terres et les Neptune chaudes.

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Les astronomes ont remarqué une absence significative de planètes ayant un rayon compris entre 1,8 et 2,4 fois celui de la Terre. Une hypothèse propose que lorsque des planètes de type Neptune (riches en gaz) migrent vers leur étoile, les radiations stellaires érodent leur atmosphère, ne laissant qu’un noyau plus petit. Une autre théorie suggère que la chaleur interne de ces planètes pourrait réchauffer leur enveloppe gazeuse, facilitant son évaporation dans l’espace. 

L’équipe de Rodrigues a analysé la structure interne de la planète et estime qu’elle se compose d’un petit noyau (13 % de sa masse), d’un manteau rocheux dominant (69 %) et d’une couche d’eau (16 %), tandis que la partie gazeuse ne représenterait plus que 2 % de sa masse totale. À titre de comparaison, la Terre ne contient que 0,02 % d’eau en masse.

Un cas d’étude pour les futures observations

Si le rayonnement de l’étoile avait été le seul responsable de la disparition de l’atmosphère, l’eau aurait dû disparaître elle aussi. Cela renforce l’hypothèse selon laquelle la perte de masse a été principalement causée par la chaleur interne de la planète. De plus, l’âge estimé de TOI-512b (8,2 milliards d’années, avec une incertitude de 4,4 milliards d’années) correspond bien à la durée sur laquelle ce phénomène pourrait se produire.

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Cependant, ce n’est pas une règle universelle. Il est possible que d’autres planètes du désert chaud de Neptune perdent leur atmosphère pour des raisons différentes, selon leurs caractéristiques et celles de leur étoile. « De nombreuses découvertes similaires seront nécessaires pour transformer nos hypothèses en certitudes scientifiques », a déclaré José Rodrigues.

Les chercheurs ont également écarté la présence d’une seconde planète candidate initialement détectée par TESS. Quant à l’analyse plus poussée de TOI-512b, le télescope spatial James-Webb ne serait pas l’outil idéal pour étudier son atmosphère, mais le spectromètre ANDES de l’Extremely Large Telescope (actuellement en construction) pourrait fournir des observations plus précises.

Par ailleurs, la super-Terre la plus proche a été découverte dans une zone habitable.

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