L'atmosphère d'une planète est constamment bombardée par le rayonnement de l'étoile autour de laquelle elle orbite. Si les molécules qui la composent reçoivent assez d'énergie, elles atteignent une vitesse qui leur permet de se « libérer » de la planète et « s'évaporent » dans l'espace. Cette « photo-évaporation » peut modifier substantiellement la masse et la composition chimique d'une planète si elle dure des milliards d'années.

Pour mieux comprendre ce phénomène, les astrophysiciens ont choisi d'étudier une exoplanète gazeuse géante, très proche de son étoile – un « Jupiter chaud » – qui, fortement irradiée, a développé une atmosphère étendue et facilement observable. Leur choix s'est porté sur HAT-P-32b, orbitant tous les 2,15 jours autour de son étoile, et qui reçoit environ 100.000 fois plus de rayonnement dans l'extrême ultraviolet que la Terre.

Ils ont étudié les spectres à haute résolution enregistrés à l'observatoire de Calar Alto (Espagne), et plus particulièrement, les raies d'absorption des gaz légers contenus dans l'atmosphère de HAT-P-32b qui sont aussi les plus sensibles à la photo-évaporation :

• l'hydrogène (H-α à 656 nm),
• l'hélium (He I à 1083 nm).

En comparant ces raies à différentes phases du passage de la planète devant son étoile (transit), ils ont pu mettre en évidence qu'un processus de photo-évaporation était à l'œuvre. Ils estiment que la planète pourrait avoir perdu environ la moitié de sa masse initiale et que cette évolution devrait se poursuivre encore longtemps, avant que son étoile hôte ne s'éteigne.

Depuis 1995, il était admis que les Jupiters chauds étaient peu sujets à la photo-évaporation. Le contre-exemple de HAT-P-32b démontre que l'évolution planétaire n'est pas complètement comprise. Ces données suscitent de nouveaux questionnements concernant par exemple les différences entre les raies de l'hydrogène et celles de l'hélium ou le rôle joué par le vent stellaire.

L'atmosphère des exoplanètes pourra à terme être étudiée avec une précisions supérieure et à plus grande échelle avec deux observatoires spatiaux :

• James Webb Spatial Telescope (JWST) qui sera mis en orbite dans quelques semaines,
• Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey (ARIEL) dont le lancement est prévu en 2028.