À l’aide du télescope spatial Hubble, des scientifiques ont découvert qu’une planète de la taille de Jupiter, semblable à une barbe à papa, située à environ 350 années-lumière de nous, est en train de rétrécir et pourrait être en passe de devenir une planète de la taille d’une « sous-Neptune » ou d’une « super-Terre ». monde.
En plus d’être l’une des planètes les plus légères jamais découvertes, la planète extrasolaire ou « exoplanète » appelé V1298, Tau b se trouve également être l’un des mondes les plus jeunes jamais découverts lors de sa traversée ou « transite » le visage de sa star.
V1298 Tau b orbite autour d’une étoile vieille d’environ 23 millions d’années, qui est un bébé par rapport aux étoiles plus âgées telles que notre étoile d’âge moyen, le soleil, qui a 4,6 milliards d’années. Elle est accompagnée dans ce système par au moins trois autres planètes, V1298 Tau c, d et e. Cela signifie que ce système offre aux astronomes une opportunité unique d’étudier les atmosphères de planètes fraîchement formées et planètes en évolution.
Pour ce faire, l’équipe a utilisé le Hubble Caméra grand champ 3 (WFC3) instrument pour observer V1298 Tau b alors qu’il transitait par la face de sa jeune étoile mère, classée T Étoile Taurice qui veut dire que c’est un très jeune étoile avec une masse semblable à celle du soleil.
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« V1298 Tau b a la taille de Jupiter. Cependant, nous avons constaté que la masse de cette planète est comparable, voire inférieure, à celle de Neptune« , a déclaré à Space.com le chef de l’équipe de recherche, Saugata Barat, de l’Université d’Amsterdam. » Par conséquent, il s’agira probablement d’un Neptune ou Sous-Neptune géniteur à cet âge. En fonction de l’évolution de cette planète, elle pourrait perdre une grande partie de son atmosphère primordiale et devenir une sous-Neptune, voire potentiellement une planète. super-Terre-comme une planète. »
Parce que Jupiter a environ 20 fois la masse de Neptune, le fait que V1298 Tau b ait la largeur du premier avec la masse du second signifie que cette exoplanète est incroyablement « gonflée », comme le voient actuellement les astronomes.
« V1298 Tau b est l’une des planètes de plus faible densité que nous ayons découvertes jusqu’à présent. Sa densité de 0,1 gramme par centimètre cube peut être comparée à celle de la barbe à papa », a ajouté Barat.
Décoder l’atmosphère rétrécissante de V1298 Tau b
À l’aide de ses transits, l’équipe a effectué une enquête atmosphérique sur V1298 Tau b et a découvert une atmosphère vaste et claire s’étendant sur environ 621 milles (1 000 kilomètres). C’est beaucoup plus large que les atmosphères des corps du système solaire comme la plus grande lune de Saturne. Titandont les atmosphères s’étendent de leur corps principal entre 31 et 62 milles (50 à 100 kilomètres).
V1298 Tau b se trouve à environ 26 millions de kilomètres de sa jeune étoile mère T Tauri, très active et chaude, ce qui signifie qu’elle termine une orbite en seulement 24 jours terrestres. En raison de cette proximité, la planète est également bombardée de fortes doses de rayonnement ultraviolet et de rayons X provenant de son étoile, ce qui détruit son atmosphère.
De plus, l’équipe a constaté que l’intérieur de cette planète est très chaud, même si on s’attend à ce qu’il se refroidisse à mesure qu’elle mûrit, ce qui ajoute également à la perte d’atmosphère.
« Une combinaison de ces processus est susceptible d’entraîner une perte de masse et une contraction significatives pour cette planète », a déclaré Barat. « Une comparaison entre la nature et la composition du V1298 Tau b avec les sous-Neptunes matures met en évidence des différences significatives. Par conséquent, il est possible qu’au cours de son évolution, la composition atmosphérique et la chimie du V1298 Tau b puissent également changer. »
En conséquence, V1298 Tau b indique aux astronomes que lorsque Neptunes et sous-Neptunes sont nés pour la première fois dans un nuage de gaz et de poussière entourant une jeune étoile appelée « disque protoplanétaire« , ils sont dans un état qui ne ressemble pas à celui dans lequel ils apparaissent à l’âge adulte. La recherche suggère également que Neptune et les planètes de classe inférieure à Neptune pourraient changer de position dans leurs systèmes planétaires.
« Ils naissent avec des enveloppes primordiales très grandes, probablement accumulées lors de leur formation au sein d’un disque proto-planétaire », a déclaré Barat. « En analysant le contenu atmosphérique de V1298 Tau b, nous pensons que cette planète pourrait être originaire de son emplacement actuel, à proximité de son étoile hôte. »
Parce que les éléments et les composés chimiques absorbent et émettent de la lumière à des longueurs d’onde caractéristiquesanalysant la lumière qui traverse l’atmosphère de la planète lorsqu’elle traverse la face de son étoile en utilisant un processus appelé spectroscopie peut révéler sa composition.
Pour V1298 Tau b, cette enquête a révélé quelque chose d’inhabituel dans l’atmosphère de cette exoplanète. Il est étonnamment faible en « métaux », terme utilisé par les astronomes pour désigner les éléments plus lourds que les deux éléments les plus légers de l’univers. l’hydrogène et l’hélium.
« Nous avons été surpris par la non-détection de méthane. La température de cette planète est idéale pour la production d’un grande quantité de méthane« , a déclaré Barat. « Cependant, son absence indique que processus chimiques dans son atmosphèrecomme un fort mélange vertical, qui peut éliminer le méthane de l’atmosphère observable.
Le scientifique de l’Université d’Amsterdam a poursuivi en expliquant que le méthane ne peut être éliminé que si l’intérieur d’une planète est très chaud. Le méthane manquant dans l’atmosphère de V1298 Tau b les a amenés à émettre l’hypothèse que les températures dans l’atmosphère de la planète sont de 80 degrés Fahrenheit (27 degrés Celsius) ou plus. En comparaison, la moyenne température de l’atmosphère de Jupiter est de moins 166 degrés Fahrenheit (moins 110 degrés Celsius).
Barat a déclaré que les observations actuelles n’observaient que de la vapeur d’eau dans l’atmosphère de V1298 Tau b. Cela signifie qu’à l’avenir, ils ont l’intention de mesurer l’abondance d’autres molécules, telles que gaz carbonique, monoxyde de carboneet le dioxyde de soufrepour compléter un inventaire des produits chimiques présents dans l’atmosphère de cette exoplanète.
« Il est important de limiter précisément ces abondances car cela est directement lié au lieu de formation de cette planète », a ajouté Barat. « Il est également important d’étudier l’impact de l’étoile hôte sur la planète. chimie atmosphérique« .
Barat et ses collègues ont obtenu des observations de V1298 Tau b avec le Télescope spatial James Webb (JWST)qu’ils analysent actuellement.
« Le JWST est sensible à un large éventail de molécules telles que l’eau, le méthane, le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone et le dioxyde de soufre. Ainsi, nous pourrons bientôt répondre à ces questions », a conclu Barat.
Les recherches de l’équipe ont été publiées le 9 mai dans la revue Astronomie naturelle.
