Un jour nouveau sur la mystérieuse origine des « super-Terre »
Les mini-Neptune et les super-Terre, dont la taille peut atteindre quatre fois celle de la Terre, constituent la majorité des ±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ orbitant autour d’étoiles situées à l’extérieur de notre système solaire. Jusqu’à maintenant, nous pensions que les super-Terre étaient en fait le noyau rocheux de mini-Neptune dont l’atmosphère gazeuse avait été soufflée. Or, dans une étude parue récemment dans , des astronomes de l’Université ³ÉÈËVRÊÓƵ montrent que certaines de ces ±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ n’ont jamais été enveloppées d’une atmosphère gazeuse, jetant un jour nouveau sur leur mystérieuse origine.
Les observations nous ont appris que de 30 à 50 pour cent des étoiles hôtes possédaient soit des super-Terre, soit des mini-Neptune, en proportions à peu près égales pour les deux populations. Mais comment se sont formés ces astres?
Une théorie veut que la plupart des ±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ apparaissent sous forme de mini-Neptune; seulement, certaines sont dépouillées de leur coquille gazeuse par les rayonnements de l’étoile hôte, et seul subsiste alors un cÅ“ur rocheux dense. En théorie, notre galaxie compterait donc très peu d’±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ de la taille de la Terre ou plus petites encore, à savoir des Terre et des mini-Terre. Des observations récentes viennent toutefois remettre cette théorie en question.
Curieux d’en savoir davantage, les astronomes ont procédé à une simulation pour suivre l’évolution de ces mystérieuses ±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ. Leur modèle reposait sur des calculs thermodynamiques basés sur les paramètres que voici : masse du noyau rocheux, distance entre l’exoplanète et l’étoile hôte, et température des gaz environnants.
« Notre étude révèle que, contrairement aux théories qui avaient cours jusqu’à maintenant, certaines ±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ ne peuvent tout simplement pas se constituer une atmosphère gazeuse », affirme une coauteure de l’étude, , professeure adjointe au Département de physique de l’Université ³ÉÈËVRÊÓƵ et à l’Institut spatial de ³ÉÈËVRÊÓƵ.
Ce constat donne à penser que les super-Terre ne sont pas toutes d’anciennes mini-Neptune. Les ±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ sont plutôt nées après une seule distribution de roches, dans un disque de gaz et de poussières en rotation autour de l’étoile hôte. « Dans certains cas, une coquille gazeuse s’est formée autour de l’amas rocheux, mais dans d’autres, la masse rocheuse s’est dégagée de son atmosphère et est restée une super-Terre », explique-t-elle.
Naissance des mini-Neptune et des super-Terre
Les ±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ naissent, croit-on, dans un disque de gaz et de poussières en rotation autour des étoiles. Les amas rocheux plus gros que la lune ont une force gravitationnelle assez grande pour attirer les gaz environnants, qui viendront les envelopper. Au fil du temps, cette coquille gazeuse se contracte en se refroidissant; d’autres gaz environnants viennent alors occuper l’espace libéré, ce qui fait grossir l’exoplanète. Lorsque la coquille entière s’est refroidie suffisamment pour être à la même température que les gaz nébulaires environnants, elle ne peut plus se contracter, et la croissance s’arrête.
Nichés dans une coquille ténue, les noyaux de petite taille restent des ±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ rocheuses. C’est la capacité de ces masses rocheuses de croître et de retenir la coquille gazeuse qui distingue une super-Terre d’une mini-Neptune.
« Nos constats nous éclairent sur l’origine des deux populations d’±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ et, peut-être, sur leur nombre, indique Eve Lee. Grâce à la théorie proposée dans notre étude, nous pourrions un jour évaluer la quantité d’±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ rocheuses, comme les Terre et les mini-Terre. »
ÌýÀ propos de l'étude L’article « Primordial Radius Gap and Potentially Broad Core Mass Distributions of Super-Earths and Sub-Neptunes », par Eve Lee et Nicholas Connors, a été publié dans la revue . DOI : Illustration Représentation d’une des ±ð³æ´Ç±è±ô²¹²Ôè³Ù±ð²õ découvertes grâce à l’instrument HARPS, qui en a repéré plus de 50. Ici, HD 85512 b, super-Terre rocheuse |ÌýLa planète orbite ici autour de son étoile semblable au Soleil, HD 85512, dans la constellation australe des Voiles (Vela). C’est l’une des 16 super-Terre mises au jour à l’aide de l’outil HARPS du télescope de 3,6 mètres à l’Observatoire de l’ESO, à La Silla. Elle est environ 3,6 fois plus massive que la Terre et est située en bordure de la zone habitable de son étoile, où la présence d’eau sous forme liquide, voire de vie, est théoriquement possible. Image : ESO/M. Kornmesser |
L’Université ³ÉÈËVRÊÓƵ
Fondée en 1821 à Montréal, au Québec, l’Université ³ÉÈËVRÊÓƵ figure au premier rang des universités canadiennes offrant des programmes de médecine et de doctorat. Année après année, elle se classe parmi les meilleures universités au Canada et dans le monde. Établissement d’enseignement supérieur renommé partout dans le monde, l’Université ³ÉÈËVRÊÓƵ exerce ses activités de recherche dans deux campus, 11 facultés et 13 écoles professionnelles; elle compte 300 programmes d’études et au-delà de 40 000 étudiants, dont plus de 10 200 aux cycles supérieurs. Elle accueille des étudiants originaires de plus de 150 pays, ses 12 800 étudiants internationaux représentant 31 % de sa population étudiante. Au-delà de la moitié des étudiants de l’Université ³ÉÈËVRÊÓƵ ont une langue maternelle autre que l’anglais, et environ 19 % sont francophones.