Les jupiters chaudes font partie des exoplanètes les plus faciles à étudier et de fait, les mieux connues. Ces géantes gazeuses extrêmement chaudes orbitent anormalement près de leurs soleils. Leur masse importante et leur courte période de révolution facilite leur détection par la méthode des vitesses radiales tandis que leur grande taille et leur orbite serrée facilite leur détection par la méthode des transits. Une certaine portion de ces jupiters chaudes appelées puffy planets sont anormalement peu denses, parfois plus légères que du polystyrène expansé. Même en supposant qu’elles soient constituées d’hydrogène pur (le gaz le plus léger) elles sont toujours beaucoup trop grosses pour leur masse.\n\n \n\n

Vue d’artiste de HAT-P-1 b, une puffy planet, en médaillon une comparaison avec Jupiter.
\n\nCette densité anormale est encore une énigme. En effet, ces exoplanètes sont très proches de leur étoile, mais sa lumière ne les réchauffe pas suffisamment pour expliquer ce gonflement. Plusieurs solutions ont été proposées pour trouver une autre source d’énergie.\nPar exemple, si la planète possède une orbite excentrique, les effets de marée pourraient être suffisants, mais leur orbite est généralement circulaire. Une autre solution proposée serait la dissipation ohmique d’un courant électrique induit par le champ magnétique de l’étoile ; celle-ci étant en partie responsable du volcanisme d’Io, lune de Jupiter. La dernière solution, peut être la plus intéressante, serait que la planète produise sa propre énergie par fusion nucléaire.\n\nCette solution peut paraître étonnante car il est considéré que seul un astre de plus de 13MJ peut réunir dans son cœur les conditions nécessaires à la fusion du deutérium en hélium (on parle alors d’une naine brune), or les puffy planets sont souvent moins massives que Jupiter, donc parfois 20 fois trop légères. Pour que la fusion soit possible à l’intérieur d’une planète plus petite, il faut que les gaz comprimés à l’interface entre le noyau et le manteau soit soumis à une température extrême (100 000 K) difficile à atteindre.\n\nOuyed, Jaikumar et leurs équipes ont trouvé que cette réaction était possible plus profondément dans le noyau riche en deutérium, à des températures plus basses et plus faciles à envisager (seulement 10 000K). A cette température, le noyau s’érode et libère le deutérium qui réagit alors avec le noyau non érodé. Ce mécanisme serait universel et durable sur plusieurs milliards d’années à condition que la métallicité (richesse en éléments lourds) soit relativement faible et que le noyau ne soit pas déjà érodé. Et effectivement, les jupiters chauds tournant autour d’étoiles à la métallicité élevée ont tendance à être beaucoup moins denses.\n\nLes géantes gazeuses plus éloignées de leur étoile (comme Jupiter par exemple) se refroidissent vite et le mécanisme de fusion ralentit vite. Cela explique pourquoi les jupiters les plus chaudes ont tendance à être dilatés de façon extrême d’un coté, et d’un autre c’est en accord avec certains modèles récents de l’intérieur de Jupiter nécessitant un noyau érodé. Le soleil des jupiters chaudes entretiendrait donc des réactions nucléaires au cœur de ces planètes tout en n’étant pas directement la source d’énergie responsable de leur faible densité.\n\nIl est a noter que les jeunes naines brunes qui fusionnent naturellement le deutérium en hélium dans leur noyau ne sont pas dilatées. La raison est qu’elles sont très massives et génèrent une gravité très forte. La poussée supplémentaire générée par la fusion n’est pas suffisante pour la contrebalancer et les naines brunes sont généralement un peu plus petites que Jupiter et plus denses que du plomb malgré qu’elles soient composées essentiellement de gaz.\n\nEn ce moment même l’Union Astronomique Internationale envisage de rapprocher les notions d’exoplanète et de naine brune. L’hypothèse discutée ici cultive encore plus l’ambiguïté en proposant que même Jupiter et Saturne aient pu être dans le passé des astres produisant leur propre énergie.\n\nLectures complémentaires:\n

\nRéférences:\n

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  1. Nuclear Fusion in the Deuterated cores of inflated hot Jupiters (Ouyed & Jaikumar 2015)
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