Exoplanètes : une explication à l’absence des sub-Neptunes
À ce jour, plus de 5 000 exoplanètes ont été découvertes. Parmi elles, celles ayant un rayon d’environ deux fois celui de la Terre sont remarquablement rares. En effet, de part et d’autre de cette valeur, les super-Terres, mesurant entre 1 et 1,6 fois la taille de notre planète, et les mini-Neptunes, dont le rayon se situe entre 2,4 et 3,4 rayons terrestres, sont beaucoup plus fréquentes. Ce phénomène, souvent désigné sous le terme de « rift subneptunien », suscite des interrogations quant à son origine.
Des simulations numériques récentes menées par Remo Burn, astrophysicien à l’institut Max-Planck à Heidelberg, ainsi que ses collègues, suggèrent que cette absence pourrait être liée à la migration de planètes recouvertes d’un océan glacé. La formation des planètes se produit par accrétion dans un disque de gaz et de poussières entourant une jeune étoile. Les planètes qui se forment près de leur étoile sont généralement rocheuses et sèches, en raison du rayonnement stellaire qui provoque l’évaporation de l’eau et l’érosion de leur atmosphère. Ce processus entraîne une diminution de la taille des planètes, ce qui explique pourquoi les super-Terres sont plus courantes.
En revanche, les mini-Neptunes, qui ne sont pas présentes dans notre Système solaire, sont moins bien comprises en termes de structure et d’évolution. Elles sont supposées être entourées d’une atmosphère d’hydrogène et d’hélium, qui est plus de deux fois plus épaisse que celle de la Terre.
Les observations du télescope spatial Kepler, qui a été en opération pendant près de dix ans, montrent qu’il existe peu de planètes entre les super-Terres et les mini-Neptunes. Remo Burn indique que les biais d’observation sont peu probables, étant donné que le télescope a scruté des zones spécifiques du ciel pendant une longue période. Bien que le rayonnement stellaire ait été longtemps considéré comme la principale explication de cette lacune, il ne peut pas rendre compte de la formation des planètes plus éloignées de leur étoile.
Burn souligne que deux paramètres, souvent négligés dans les simulations, pourraient expliquer ce phénomène : l’eau et la migration des planètes. Si la formation des planètes se produit au-delà de la ligne des glaces, elles peuvent devenir très hydratées. Par exemple, alors que l’eau représente seulement 0,1 % de la masse de la Terre, certaines de ces planètes pourraient avoir jusqu’à 50 % de leur masse constituée d’eau glacée. En outre, des indices suggèrent que ces planètes migrent vers leur étoile, ce qui entraîne la fonte de la glace et la formation d’une atmosphère épaisse de vapeur d’eau, augmentant ainsi leur taille.
En conclusion, le rift subneptunien pourrait résulter de deux processus distincts : la réduction des super-Terres par le rayonnement stellaire et l’augmentation de la taille des planètes migrantes en raison de l’évaporation de l’eau.
Source : Remo Burn, Institut Max-Planck
