Deux catégories parmi les planètes de petite taille.

Catégorie: Exoplanètes

Ce n’est plus de « l’actualité » vu que le papier est sortis en octobre, mais je suis en train de le lire et c’est très intéressant. Ça parle des planètes de petite taille et masse confirmées ou candidates observées par Kepler. Ces planètes sont séparées en deux groupes, les planètes de « taille moyenne » (R>3Rt) et les planètes compactes (plus petites).

Les premières sont minoritaires, rarement trop proches de leur étoile, généralement plus légères que l’eau et possèdent donc une importante atmosphère constituée d’hydrogène et d’hélium représentant la moitié de leur masse, mais peu d’eau. Elles ont sans doutes acquis leur enveloppe d’hydrogène lors de leur formation. Elles sont étrangement absentes des étoiles de moins de 80% de la masse du Soleil et deux fois moins nombreuses autour d’étoiles de 110% de la masse du Soleil. Deux explications peuvent être données à ces faits: déjà, les étoiles de type M et K sont beaucoup plus actives que les étoiles de type G et F dans leur jeunesse, les intenses radiations X et UV ont pu détruire l’atmosphère des jeunes planètes. Ensuite, le noyaux des planètes a pu grandir plus lentement autour d’étoiles plus petites et le gaz aurait disparu avant que la planète ai pu l’accréter. Ils ont trouvé une relation entre la masse et le rayon de ces planètes (M=3Mt*R/Rt). A la surface de ces mondes (ou plutôt au sommet de leur atmosphère) la vitesse de libération est à peu prés constante: 20km/s , une valeur proche de la vitesse du son dans un plasma d’hydrogène ce qui voudrait peut être dire que la photoévaporation de l’hydrogène est importante dans leur évolution et leur structure!

Les secondes sont plus lourdes que l’eau, les plus chaudes ayant la densité de la roche pure (10), les plus larges frisent la densité de l’eau (1). Elles sont très nombreuses et sont aussi largement représentées quelque soit le type d’étoile. Leur composition est plus difficile à déterminer, elles peuvent ressembler à des modèles réduits des planètes « moyennes » avec un coeur rocheux entouré de gaz légers ou peut être un mix de glaces et de roches. Le vérifier est important pour comprendre comment ces planètes ont pu se former: formation au delà de la limite des glaces suivie d’une migration ou formation in-situ? Dans le cas d’une composition initiale roche/glace, plus la planète est proche de l’étoile (et chaude) et plus la vapeur d’eau est dissociée en O2 et H2, ce dernier s’échappant facilement dans l’espace, dans ce cas, il faut une grande quantité de fer pour neutraliser le dioxygène, une quantité que la planète ne peut fournir. L’hypothése proposée ici est donc que toutes les planètes compactes ont commencé leur vie avec une grande quantité de gaz légers et peu d’eau, puis elles auraient perdu leurs gaz. 1% d’hydrogène en masse est suffisant pour augmenter le rayon de la planète de 20 à 40% à une température de 1000K. Les planètes les plus petites ont pu avoir une atmosphère assez étendue et avoir perdu jusqu’à 20% de leur masse tandis que les plus lourdes n’en ont perdu que 1%.

On a donc des objets semblables mais néanmoins différents. S’il est difficile de voir la distinction dans une liste de planètes disparates, c’est différent lorsque les deux objets se côtoient dans le même système: la planète de « taille moyenne » est systématiquement plusieurs fois plus grande que celle de la planète « compacte », alors des planètes « compactes » de tailles similaires se côtoient régulièrement dans les systèmes multiples. Tout cela tend à indiquer que la séparation entre « super terre » et « géante gazeuse » se trouve aux alentours de 3Rt et 9Mt. Le terme « géante de glace » pour nommer les planètes d’une taille et masse intermédiaire entre les planètes telluriques et les géantes gazeuses est désuet, puisque les petites géantes de Kepler ne semblent pas du tout avoir la même composition que Uranus et Neptune

On remarquera que les super terres chaudes rocheuses comme CoRoT-7 b peuvent être réconciliées avec les super terres plus vaporeuses comme GJ 1214 b. D’une autre coté, l’hypothèse selon laquelle les dites super terres chaudes sont des planètes « chtoniennes » est en quelques sortes validé, même si elles ne descendent pas de véritables géantes gazeuses.

 

Source: http://arxiv.org/abs/1210.7810

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