Une illustration du système TRAPPIST-1 de sept planètes autour d’une étoile naine M. L’étoile a à la fois une forte émission d’UV et de rayons X ainsi qu’un vent ionisé qui peut évaporer l’atmosphère d’une planète en orbite à proximité. Les astronomes ont réalisé des simulations en utilisant les paramètres du système TRAPPIST-1 qui révèlent les conséquences complexes possibles d’un vent stellaire sur l’atmosphère d’une planète. Crédit : NASA/JPL-Caltech
La plupart des étoiles, y compris le Soleil, génèrent une activité magnétique qui entraîne un vent ionisé rapide et produit également des émissions de rayons X et ultraviolets (souvent appelées rayonnement XUV). Le rayonnement XUV d’une étoile peut être absorbé dans la haute atmosphère d’une planète en orbite, où il est capable de chauffer suffisamment le gaz pour qu’il s’échappe de l’atmosphère de la planète.
Les étoiles naines M, de loin le type d’étoiles le plus courant, sont plus petites et plus froides que le Soleil, et elles peuvent avoir des champs magnétiques très actifs. Leurs températures de surface fraîches font que leurs zones habitables (ZH) sont proches de l’étoile (la ZH est la plage de distances à l’intérieur desquelles l’eau de surface d’une planète en orbite peut rester liquide).
Toutes les exoplanètes rocheuses qui orbitent autour d’une naine M dans sa HZ, parce qu’elles sont proches de l’étoile, sont particulièrement vulnérables aux effets de la photoévaporation qui peut entraîner une suppression partielle ou même totale de l’atmosphère. Certains théoriciens soutiennent que les planètes avec des enveloppes substantielles d’hydrogène ou d’hélium pourraient en fait devenir plus habitables si la photoévaporation enlève suffisamment de couverture de gaz.
Les effets du rayonnement XUV sur exoplanète les atmosphères sont étudiées depuis près de vingt ans, mais les effets du vent stellaire sur les atmosphères des exoplanètes ne sont que mal compris. CfA les astronomes Laura Harbach, Sofia Moschou, Jeremy Drake, Julian Alvarado-Gomez et Federico Frascetti et leurs collègues ont terminé des simulations modélisant les effets d’un vent stellaire sur une exoplanète avec une atmosphère riche en hydrogène en orbite près d’une étoile naine M. À titre d’exemple, ils utilisent la configuration d’exoplanètes dans TRAPPIST-1, une étoile naine M cool avec un système de sept planètes, dont six sont suffisamment proches de l’étoile pour être dans sa HZ.
Les simulations montrent que, selon les détails, le vent stellaire peut générer des sorties de l’atmosphère d’une planète. L’équipe constate que les champs magnétiques de l’étoile et de la planète jouent un rôle important dans la définition de nombreux détails de l’écoulement, qui pourraient être observés et étudiés via des raies d’hydrogène atomique dans l’ultraviolet.
Les résultats de simulation complexes indiquent que les planètes autour des étoiles hôtes naines M sont susceptibles d’afficher une gamme variée de propriétés atmosphériques, et certaines des conditions physiques peuvent varier sur de courtes échelles de temps, ce qui rend les interprétations observationnelles des transits séquentiels d’exoplanètes plus complexes. Les résultats de la simulation mettent en évidence la nécessité d’utiliser des simulations 3D qui incluent des effets magnétiques afin d’interpréter les résultats d’observation pour les planètes autour des étoiles naines M.
Référence: “Stellar Winds Drive Strong Variations in Exoplanet Evaporative Outflow Patterns and Transit Absorption Signatures” par Laura M. Harbach, Sofia P. Moschou, Cecilia Garraffo, Jeremy J. Drake, Julián D. Alvarado-Gómez, Ofer Cohen et Federico Fraschetti, 3 juin 2021, Le Journal d’Astrophysique.
DOI : 10.3847 / 1538-4357 / abf63a
