Les observations d’un Jupiter chaud pourraient également faire progresser notre compréhension des origines et de l’évolution des planètes


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  • Imaginez être dans un endroit où les vents sont si forts qu’ils se déplacent à la vitesse du son. Ce n’est qu’un aspect de l’atmosphère sur XO-3b, l’une d’une classe d’exoplanètes (planètes extérieures à notre système solaire), connues sous le nom de Jupiters chauds. L’orbite excentrique de la planète entraîne également des variations saisonnières des centaines de fois plus fortes que ce que nous vivons sur Terre. Dans un article récent, une équipe de recherche dirigée par McGill donne un nouvel aperçu de ce à quoi ressemblent les saisons sur une planète en dehors de notre système solaire. Les chercheurs suggèrent également que l’orbite ovale, les températures de surface extrêmement élevées (2 000 degrés C – suffisamment chaudes pour vaporiser la roche) et les “gonflements” de XO-3b révèlent des traces de l’histoire de la planète. Les découvertes feront potentiellement progresser à la fois la compréhension scientifique de la formation et de l’évolution des exoplanètes et donneront un certain contexte aux planètes de notre propre système solaire.

    Les Jupiter chauds sont des mondes massifs et gazeux comme Jupiter, qui orbitent plus près de leurs étoiles mères que Mercure ne l’est du Soleil. Bien qu’ils ne soient pas présents dans notre propre système solaire, ils semblent être communs dans toute la galaxie. Bien qu’il s’agisse du type d’exoplanète le plus étudié, des questions majeures subsistent quant à leur formation. Pourrait-il y avoir des sous-classes de Jupiters chauds avec des histoires de formation différentes ? Par exemple, ces planètes prennent-elles forme loin de leurs étoiles mères – à une distance où il fait suffisamment froid pour que des molécules telles que l’eau deviennent solides – ou plus près. Le premier scénario correspond mieux aux théories sur la naissance des planètes de notre propre système solaire, mais ce qui pousserait ces types de planètes à migrer si près de leurs étoiles mères reste incertain.

    Pour tester ces idées, les auteurs d’une récente étude dirigée par McGill ont utilisé les données du télescope spatial Spitzer à la retraite de la NASA pour observer l’atmosphère de l’exoplanète XO-3b. Ils ont observé des saisons excentriques et mesuré les vitesses du vent sur la planète en obtenant une courbe de phase de la planète alors qu’elle effectuait une révolution complète autour de son étoile hôte.

    Regard sur la dynamique atmosphérique et l’évolution intérieure

    “Cette planète est une étude de cas extrêmement intéressante pour la dynamique atmosphérique et l’évolution intérieure, car elle se situe dans un régime intermédiaire de masse planétaire où des processus normalement négligés pour les Jupiter chauds moins massifs peuvent entrer en jeu”, explique Lisa Dang, la première auteure d’un article publié récemment dans Le Journal Astronomique, étudiant au doctorat au Département de physique de l’Université McGill. “XO-3b a une orbite ovale plutôt que l’orbite circulaire de presque tous les autres Jupiters chauds connus. Cela suggère qu’il a récemment migré vers son étoile parente ; si tel est le cas, il finira par s’installer sur une orbite plus circulaire.”

    L’orbite excentrique de la planète entraîne également des variations saisonnières des centaines de fois plus fortes que ce que nous vivons sur Terre. Nicolas Cowan, professeur à McGill, explique : « La planète entière reçoit trois fois plus d’énergie lorsqu’elle est proche de son étoile pendant une brève sorte d’été, que lorsqu’elle est loin de l’étoile.

    Les chercheurs ont également réestimé la masse et le rayon de la planète et ont découvert que la planète était étonnamment plus gonflée que prévu. Ils suggèrent et que la source possible de cet échauffement pourrait être due à des restes de fusion nucléaire.

    Chaleur excessive et poches dues au réchauffement des marées ?

    Les observations de Gaia, une mission de l’ESA (Agence spatiale européenne), ont révélé que la planète est plus gonflée que prévu, ce qui indique que son intérieur pourrait être particulièrement énergétique. Les observations de Spitzer suggèrent également que la planète produit une grande partie de sa propre chaleur car l’émission thermique excessive de XO-3b n’est pas saisonnière – elle est observée tout au long de l’année sur XO-3b. Il est possible que l’excès de chaleur provienne de l’intérieur de la planète, via un processus appelé réchauffement des marées. La compression gravitationnelle de l’étoile sur la planète oscille alors que l’orbite oblongue emmène la planète plus loin puis plus près de l’étoile. Les changements de pression intérieure qui en résultent produisent de la chaleur.

    Pour Dang, ce Jupiter chaud inhabituel offre l’occasion de tester des idées sur les processus de formation susceptibles de produire certaines caractéristiques de ces exoplanètes. Par exemple, le réchauffement des marées dans d’autres Jupiters chauds pourrait-il également être un signe de migration récente ? XO-3b seul ne résoudra pas le mystère, mais il sert de test important pour les idées émergentes sur ces géants brûlants.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par université McGill. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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