Les mini-Neptunes et les super-Terres quatre fois notre taille sont les exoplanètes les plus courantes en orbite autour d'étoiles en dehors de notre système solaire. Jusqu'à présent, les super-Terres étaient considérées comme les noyaux rocheux de mini-Neptunes dont les atmosphères gazeuses étaient emportées par le vent. Dans une nouvelle étude publiée dans The Astrophysical Journal, des astronomes de l'Université McGill montrent que certaines de ces exoplanètes n'ont peut-être jamais eu d'atmosphère gazeuse, apportant un nouvel éclairage sur leurs origines mystérieuses.
Une théorie est que la plupart des exoplanètes sont nées comme des mini-Neptunes, mais certaines sont dépouillées de leurs enveloppes gazeuses par le rayonnement de leurs étoiles hôtes, ne laissant derrière elles qu'un noyau rocheux dense. Cette théorie prédit qu'il y a très peu d'exoplanètes de la taille de la Terre et plus petites connues sous le nom de Terres et de mini-Terres dans notre Galaxie. Cependant, des observations récentes suggèrent que ce n'est peut-être pas le cas.
Pour en savoir plus, les astronomes ont utilisé des simulations pour retracer l'évolution de ces mystérieuses exoplanètes. Le modèle a utilisé des calculs thermodynamiques basés sur la masse de leurs noyaux, leur distance par rapport à leurs étoiles et la chaleur du gaz environnant.
"Contrairement aux théories précédentes, notre étude montre que certaines exoplanètes n'ont jamais pu former une atmosphère gazeuse", explique le co-auteur de l'étude. Les exoplanètes ont été formées par une distribution unique de roches nées dans un disque rotatif de gaz et de poussière autour de leurs étoiles mères.
Comment naissent les mini-Neptunes et les Super-Terres
On pense que les planètes se forment dans un disque de gaz et de poussière en orbite autour d'étoiles. Les roches plus grandes que la Lune ont suffisamment d'attraction gravitationnelle pour attirer le gaz environnant et former une coquille autour de leur noyau. Au fil du temps, cette coquille de gaz se refroidit et se contracte, laissant de la place pour que davantage de gaz environnant soit aspiré et provoquant la croissance de l'exoplanète. Une fois que la coquille entière s'est refroidie à la même température que la nébuleuse environnante, la coquille ne peut plus se contracter et la croissance cessera.
Pour les noyaux plus petits, cette enveloppe est minuscule, ils restent donc des exoplanètes rocheuses. La différence entre les super-Terres et les mini-Neptunes est la capacité de développer et de maintenir des enveloppes de gaz.
"Nos résultats aident à expliquer l'origine des deux populations d'exoplanètes et, éventuellement, leur distribution", expliquent les experts. "En utilisant la théorie proposée dans l'étude, nous avons finalement pu déchiffrer à quel point les exoplanètes rocheuses communes comme la Terre et les mini-Terres sont."
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