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Même les planètes ont leurs (taille) limites
Les scientifiques ont découvert plus de 4 000 exoplanètes en dehors de notre système solaire, selon NASA's Exoplanet Archive.
NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt /Seán Doran – The Conversation[19659003]Certaines de ces planètes orbitent plusieurs étoiles en même temps. Certaines planètes sont si proches de leur étoile qu'il ne faut que quelques jours pour faire une révolution, contre 365,25 jours pour la Terre. D'autres lancent une fronde autour de leur étoile avec des orbites extrêmement oblonguescontrairement à celle circulaire de la Terre. En ce qui concerne le comportement des exoplanètes et leur emplacement, les possibilités sont nombreuses.Et pourtant, en ce qui concerne la taille des planètes, en particulier leur masse et leur rayon, il existe certaines limites. Et pour cela, nous avons la physique à blâmer.
Je suis un astrophysicien planétaire et j'essaie de comprendre ce qui rend une planète capable de supporter la vie. J'examine la connexion chimique entre les étoiles et leurs exoplanètes et comment la structure intérieure et la minéralogie de planètes de différentes tailles se comparent les unes aux autres.
En fait, lorsque l'on regarde les données des missions de chasse aux planètes telles que la mission Kepler ou du Transiting Exoplanet System Satelliteil y a un écart dans la taille des planètes . À savoir, il n'y a pas beaucoup de planètes qui répondent à la définition d'une "super-Terre" avec un rayon d'un an et demi à deux fois le rayon de la Terre et une masse qui est cinq à dix fois plus grande.[19659004] Alors la question est, pourquoi n'y a-t-il pas de super-Terres ? Pourquoi les astronomes ne voient-ils que de petites planètes rocheuses et d'énormes planètes gazeuses ?
Les différences entre les deux types de planètes, et la raison de cet écart super-terrestre, ont tout à voir avec l'atmosphère d'une planète – en particulier lorsque la planète se forme .
Quand une étoile naîtune énorme boule de gaz se rassemble, se met à tourner, s'effondre sur elle-même et déclenche une réaction de fusion au sein du noyau de l'étoile. Ce processus n'est pas parfait ; il reste beaucoup de gaz et de poussière supplémentaires après la formation de l'étoile. Le matériau supplémentaire continue de tourner autour de l'étoile jusqu'à ce qu'il se transforme finalement en un disque stellaire : une collection plate et annulaire de gaz, de poussière et de roches.
Pendant tout ce mouvement et cette agitation, les grains de poussière se heurtent les uns aux autres, formant des cailloux qui se transforment ensuite en rochers de plus en plus gros jusqu'à ce qu'ils forment des planètes. Au fur et à mesure que la planète grandit, sa masse et donc sa gravité augmentent, lui permettant de capturer non seulement la poussière et les roches accumulées, mais aussi le gaz, qui forme une atmosphère.
Il y a beaucoup de gaz dans le disque stellaire – après tout, l'hydrogène et l'hélium sont les éléments les plus courants dans les étoiles et dans l'univers. Cependant, il y a beaucoup moins de matériaux rocheux car seule une quantité limitée a été fabriquée lors de la formation des étoiles.
NASA/Ames/JPL-Caltech
Le problème avec les super-Terres
Si une planète reste relativement petite, avec un rayon inférieur à 1,5 fois le rayon de la Terre, alors sa gravité n'est pas assez forte pour retenir une énorme quantité d'atmosphère, comme ce qui se trouve sur Neptune ou Jupiter. Si, cependant, il continue de grossir, alors il capte de plus en plus de gaz qui forme une atmosphère qui le fait gonfler à la taille de Neptune (quatre fois le rayon de la Terre) ou Jupiter, 11 fois le rayon de la Terre.
Par conséquent, soit une planète reste petite et rocheuse, soit elle devient une grande planète gazeuse. Le juste milieu, où une super-Terre pourrait se former, est très difficile car, une fois qu'elle a suffisamment de masse et d'attraction gravitationnelle, elle a besoin des circonstances exactes pour empêcher l'avalanche de gaz de s'accumuler sur la planète et de la gonfler. Ceci est parfois appelé « équilibre instable » – de sorte que lorsqu'un corps (ou une planète) est légèrement déplacé (un peu plus de gaz est ajouté), il s'éloigne davantage de la position d'origine (et devient une planète géante).[19659004]Un autre facteur à considérer est qu'une fois qu'une planète est formée, elle ne reste pas toujours sur la même orbite. Parfois, les planètes se déplacent ou migrent vers leur étoile hôte. Au fur et à mesure que la planète se rapproche de l'étoile, son atmosphère se réchauffe, ce qui fait que les atomes et les molécules se déplacent très rapidement et échappent à l'attraction gravitationnelle de la planète. Ainsi, certaines des petites planètes rocheuses sont en fait les noyaux de planètes plus grandes qui ont été dépouillées de leur atmosphère .
Ainsi, bien qu'il n'y ait pas de planètes rocheuses super énormes ou de petites planètes duveteuses, il existe toujours une énorme diversité dans la taille, la géométrie et la composition des planètes.
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Cet article est republié à partir de The Conversationun site d'actualités à but non lucratif dédié au partage d'idées d'experts universitaires. Il a été écrit par : Natalie HinkelArizona State University.
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Natalie Hinkel reçoit un financement du réseau de coordination de la recherche NASA Nexus for Exoplanet System Science basé à l'université d'État de l'Arizona. Ce financement est utilisé pour rechercher l'habitabilité des exoplanètes.
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