formation de sous-Neptune

Dans les cratères polaires de la Lune, où le Soleil ne brille jamais, le régolithe pourrait accumuler pendant des décennies une charge électrique cachée en profondeur. C'est comme un compte en banque où les revenus et le solde ne correspondent pas : une particule cède de l'énergie, mais la charge ne reste pas toujours en place.

Dans les entrailles des sub-Neptunes, ces planètes les plus nombreuses de la Galaxie mais sur lesquelles on ne peut pas se tenir, le magma silicaté et l'hydrogène se mélangent en un cocktail supercritique unique.

Au cœur d'une étoile à neutrons, où la matière est comprimée à la densité du noyau atomique, les neutrons forment un liquide superfluide et les protons un supraconducteur. Un vortex de neutrons est un vortex quantifié dans le superfluide, semblable à un minuscule tourbillon qui ne peut pas s'arrêter.

Dans les profondeurs d'une sub-Neptune, où la pression atteint cent mille bars et la température quatre mille degrés, la roche se comporte comme une soupe bouillante. Les vapeurs lourdes de silicium et de magnésium s'élèvent, refroidissent et retombent en pluie de particules solides.

Le ciel nocturne semble immuable, mais les galaxies échangent constamment de la matière. La Voie lactée, tel un grand fleuve, absorbe des ruisseaux plus petits – les galaxies naines. Avec leurs étoiles, des planètes peuvent aussi nous parvenir.

Une étoile n'est pas qu'un soleil lointain. C'est un berceau pour les planètes, qui conserve dans sa lumière l'histoire de la naissance de tout le système. La composition chimique d'une étoile, c'est son ADN.

Dans un même système stellaire, deux équipes de planètes gravitent. Les unes suivent des orbites régulières, comme des patineurs sur une patinoire, évitant les collisions. Les autres se regroupent, leurs trajectoires se croisent, et tôt ou tard, un accident cosmique se produit — un impact géant.

Parmi les exoplanètes incandescentes qui tournent dangereusement près de leur étoile se cache un mystère de naissance. Il y a près de trois décennies, Michel Mayor et Didier Queloz ont découvert le premier de ces mondes, et depuis, les astronomes se demandent : comment une géante gazeuse peut-elle se…

Lorsque le télescope James Webb décompose la lumière d'une exoplanète lointaine en spectre, il lit une chronique chimique. Mais cette chronique n'est pas une vérité monolithique : c'est une atmosphère sans cesse réécrite par le rayonnement de l'étoile.

En 2024, l'équipe de David Charbonneau a pointé le télescope Magellan, équipé du spectrographe WINERED, vers LHS 1140. Au moment du transit, la spectroscopie à haute résolution a capté la raie d'absorption de l'hélium métastable à 10833 Å.

Deux sphères hyperdenses, chacune de la taille d'une ville, tournent en une danse. Leur masse est inférieure à celle du Soleil, mais à l'intérieur, la matière est comprimée à des limites inimaginables. L'une est une étoile à neutrons, l'autre une étoile étrange, entièrement composée de quarks (les particules élémentaires qui constituent les protons et les neutrons).

Oubliez les images habituelles des noyaux planétaires — la frontière nette entre roche et gaz est révolue. La sonde Juno, en plongeant dans le champ gravitationnel de Jupiter, et Cassini, dans les bras de Saturne, ont découvert que les éléments lourds ne sont pas concentrés au centre mais étalés sur une vaste région…

Une sphère presque sans poids pour sa taille tourne autour de son étoile tous les quatre jours. La planète TOI-2195 A b est une véritable énigme : par sa masse, elle est un peu plus lourde que Neptune, mais elle s'est gonflée jusqu'à atteindre des volumes jupitériens. S'il existait un océan assez grand, cette exoplanète flotterait à sa surface, tel un énorme ballon gonflable.

Une sub-Neptune est une planète dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune. Ces mondes sont très nombreux dans notre Galaxie, mais leur structure est encore débattue. Une nouvelle étude montre que, dans leur jeunesse, ces planètes se comportent comme une éponge imbibée d'eau.

À des centaines d'années-lumière de nous, il existe une planète qui ressemble à un miroir géant. LTT9779b réfléchit la majeure partie de la lumière qu'elle reçoit — bien plus que ce que l'on pourrait attendre d'un corps de la taille de Neptune. Les astronomes se sont longtemps demandé ce qui la rendait si brillante : une brume métallique dense ou une couche de nuages.

Une planète rocheuse incandescente ressemble à une casserole de soupe bouillante, sauf que son couvercle est l'atmosphère. Les gaz s'échappent du magma, enveloppent le monde d'une couverture dense et influencent eux-mêmes la vitesse à laquelle le corps céleste se refroidit.

On secoue vigoureusement une casserole de soupe bouillante — le liquide clapote, les vagues battent contre les parois. C'est à peu près ce qui se passe à l'intérieur d'une planète gazeuse lorsqu'elle passe près de son étoile sur une orbite allongée. La gravité de l'étoile excite de puissantes ondes internes dans la planète — on les appelle modes fondamentaux de marée.

Uranus et Neptune étaient autrefois considérées comme des géantes de glace, en raison des épaisses couches d'eau, de méthane et d'ammoniac gelés que l'on pensait y trouver.

Dans les catalogues d'exoplanètes, on trouve une multitude de mondes dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune. On les divise en deux groupes : les super-Terres rocheuses et les mini-Neptunes gazeuses.

Une planète de la taille de Neptune, mais chauffée à blanc. Sous les nuages, un océan de magma capable d'absorber toute une atmosphère d'hydrogène. Le nouveau modèle SEAMIST a pour la première fois suivi comment une telle dissolution change le destin de la planète, de sa naissance à sa vieillesse.

Le télescope James Webb a plongé son regard dans le disque de gaz et de poussière entourant une jeune étoile, là où naissent les planètes, et y a pour la première fois distingué de la glace d'eau lourde.

Des astronomes, utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), ont pour la première fois étudié en détail l'atmosphère d'une jeune exoplanète : V1298 Tau c. Cette super-Terre — une planète plus massive que la Terre mais moins que les géantes gazeuses — n'a que 23 millions d'années.

Une maternelle où certains enfants pâtissent des sablés dans le sable, tandis que d'autres assemblent déjà des Lego. C'est à peu près l'image du système de l'étoile V1298 Tau : elle n'a que 20 millions d'années — à l'échelle cosmique, elle vient tout juste de sortir du berceau. Autour d'elle gravitent plusieurs planètes, et deux d'entre elles, b et e, se révèlent étonnamment différentes.

Les étoiles à neutrons sont des sphères ultra-denses formées des restes d'étoiles explosées. Certaines d'entre elles sont observées comme des pulsars — des phares cosmiques émettant des sursauts radio. Ce qui se trouve à l'intérieur est longtemps resté une énigme.

Dans les tout premiers instants après le Big Bang, la matière et l'antimatière auraient dû naître en quantités égales. Mais aujourd'hui, nous ne voyons que de la matière — les étoiles, les planètes, nous-mêmes. Où est passée l'antimatière ? Une des clés se cache dans des particules presque insaisissables : les neutrinos droits.

La lumière met 124 ans pour nous parvenir. C'est le temps qu'il a fallu aux rayons de l'étoile pour nous apporter la nouvelle de la planète K2-18b — entièrement recouverte d'un océan, mais enveloppée dans une épaisse couverture d'hydrogène. Elle est environ deux fois et demie plus grande que la Terre.

Dans le centre densément peuplé de la galaxie, deux étoiles tournent si près l'une de l'autre que l'une arrache les couches externes de l'autre — comme le vent emporte un vêtement. Il reste un noyau d'hélium brûlant, une étoile sans enveloppe d'hydrogène.

Une casserole de lave en ébullition, coiffée d'un couvercle épais de gaz. Voilà à peu près à quoi ressemblent les sub-Neptunes — des planètes abondantes dans d'autres systèmes stellaires, mais absentes du nôtre. Sous une épaisse atmosphère d'hydrogène, un océan de magma incandescent s'agite.

Au-delà de Neptune, dans la ceinture de glace, des astronomes ont observé l'objet (612533) 2002 XV93 masquer brièvement une étoile lointaine. En utilisant la méthode du transit (quand une planète atténue la lumière d'une étoile l'espace d'une seconde, comme une mouche devant une lampe), William Borucki et David…

La vapeur au-dessus d'une casserole bouillante colore légèrement la lumière d'une lampe de poche : elle retient certaines couleurs, en laisse passer d'autres. C'est à peu près ainsi que l'on étudie l'air des planètes lointaines.

La croûte externe d'une étoile à neutrons ressemble à un gâteau en couches, chaque couche ayant une garniture bien précise. C'est un réseau cristallin de noyaux atomiques baignant dans une mer d'électrons. Plus on descend, plus la pression est forte – et plus les noyaux qui peuvent y exister sans se désintégrer sont lourds.

Le champ magnétique d'une planète ressemble à un bouclier invisible : il capture les particules chargées du vent solaire et s'étire derrière la planète en une longue traîne, comme une écharpe qui flotte.

Le manège fait tourner tous les chevaux dans le même sens, mais l'un d'eux s'obstine à galoper à contre-courant. C'est exactement ce que fait la planète TOI-1710 b autour de son étoile. À l'aide des instruments HARPS-N et GIANO-B, les astronomes ont mesuré son inclinaison : 149 degrés.

Titan est un monde froid avec des lacs de méthane et une épaisse atmosphère orange. Mais sous la croûte de glace pourraient se cacher des flaques chaudes, formées après des impacts de météorites.

Autour de lointains corps glacés de la taille d'une ville, qui orbitent au-delà de Neptune, on a trouvé des anneaux de poussière cosmique et de glace. De petites lunes tournent souvent à proximité. L'analyse mathématique a montré que l'attraction d'une lune fait osciller l'anneau comme une balançoire, le faisant pencher.

Autour d'étoiles rouges et sombres tournent des planètes rocheuses. Pour certaines, l'année dure moins d'une journée terrestre — on les appelle des exoplanètes à période ultra-courte. Leur surface est torride et leur ciel est baigné d'une lumière cramoisie.

Aux débuts de la Terre, il y a environ quatre milliards d'années, la planète était un endroit hostile : un soleil terne, des impacts d'astéroïdes fréquents, un air sans oxygène. Dans ces conditions, les premiers pas de la vie semblent presque impossibles.

Un télescope observe une planète située à 124 années-lumière de nous et détecte dans son atmosphère des gaz que, sur Terre, des microbes produisent. On a envie de dire : voilà la vie. Mais ce n'est pas si simple. La planète K2-18b est une boule enveloppée d'une épaisse couche d'hydrogène.

Un bloc de glace traverse le Système solaire sur une trajectoire ouverte : il arrive de l'espace interstellaire, contourne le Soleil et repart dans l'obscurité.

Le télescope spatial TESS surveille des milliers d'étoiles et capture le moment où une planète passe devant le disque de son étoile — la lumière de l'étoile diminue alors légèrement. C'est ainsi que les astronomes ont repéré deux planètes autour d'étoiles semblables à notre Soleil.