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Univers impitoyable : quand deux bébés planètes se font « cuire » par leur étoile

Crédits : AIP / J. Fohlmeister

Des chercheurs ont examiné dans quelle mesure les jeunes étoiles peuvent affecter l’atmosphère de planètes au fil du temps. Comme nous le montre cette nouvelle étude, certaines peuvent se montrer impitoyables.

Le Soleil est une étoile relativement calme et stable. Et pour cause, du haut de ses 4,6 milliards d’années, elle a déjà atteint l’âge mûr. On estime aujourd’hui qu’elle en est à la moitié de sa vie. Les jeunes étoiles, en revanche, sont beaucoup plus téméraires. C’est notamment le cas de V1298 Tau, située à environ 350 années-lumière.

Cette étoile, de taille à peu près similaire à celle de notre Soleil (1,3 fois plus grande), n’est âgée que de 25 millions d’années. À ce stade, les étoiles tournent très vite sur elles-mêmes et ont de ce fait tendance à produire un puissant rayonnement X. Celui de V1298 Tau, par exemple, est environ 1 000 à 10 000 fois supérieur à celui du Soleil.

Cette étoile a récemment donné naissance à quatre planètes. Les deux objets les plus internes (qui évoluent près de leur hôte) ont environ la même taille que Neptune, tandis que les deux planètes extérieures ont environ la même taille que Saturne.

L’influence d’une jeune étoile sur l’atmosphère planétaire

Les planètes se forment autour de leur étoile à partir d’un disque de gaz et de poussière. Au fil du temps, les forces gravitationnelles rassemblent la matière et donnent naissance à des objets planétaires entre 1 et 10 millions d’années plus tard.

Une fois ceux-ci formés, les caractéristiques de leur atmosphère dépendent en grande partie de la masse et de la densité des planètes, mais elles sont également influencées par l’étoile elle-même. La question est : dans quelle mesure ?

Le sujet est importante, dans la mesure où l’atmosphère est l’un des principaux signes pouvant témoigner de l’habitabilité des exoplanètes. Dans ce cas précis, elle doit être suffisamment épaisse pour permettre le transfert de chaleur et offrir une isolation contre l’environnement spatial.

Le système à quatre planètes orchestré par V1298 Tau est un banc d’essai parfait pour cette question. C’est donc tout naturellement que des astronomes de l’Institut Leibniz d’astrophysique de Potsdam (AIP) ont choisi de se concentrer dessus.

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V1298 Tauri et ses quatre jeunes exoplanètes âgées de quelques millions d’années seulement. Crédits : NASA

Deux planètes « cuites » par leur étoile

Dans le cadre de cette étude, les chercheurs ont analysé le spectre de rayons X de l’étoile avec le télescope spatial Chandra pour se faire une idée de la force d’irradiation des atmosphères planétaires de ce système. Les chercheurs en ont alors déduit que l’étoile ne laisserait probablement aucune chance aux deux premières planètes (les plus proches).

Chauffée à l’extrême par le rayonnement émis par leur étoile, leur atmosphère va en effet peu à peu s’évaporer pour finalement ne laisser derrière elles qu’un pauvre noyau rocheux.

Le sort des deux autres planètes est un peu plus incertain. Celle évoluant le plus à l’extérieur pourrait s’en sortir indemne, soulignent les chercheurs. Quant à la troisième, cela dépend de sa masse qui n’a pas encore été calculée. « Mesurer la taille des exoplanètes avec la technique de transit fonctionne bien, mais déterminer les masses planétaires est beaucoup plus difficile« , souligne le co-auteur Matthias Mallonn.

À terme, ces résultats aideront les scientifiques à déterminer le potentiel d’habitabilité de différentes exoplanètes. Nous savons que nous pouvons d’ores et déjà oublier le système V1298 Tau, mais la technique pourrait être appliquée ailleurs. « Les observations aux rayons X des étoiles avec des planètes sont une pièce clé du puzzle pour nous d’en apprendre davantage sur l’évolution à long terme des atmosphères exoplanétaires« , concluent les auteurs.