Pas moins de sept planètes de la taille de la Terre et de
température modérée, gravitant autour d'une étoile située à moins de 39
années-lumière, ont été observées par une équipe internationale
d'astrophysiciens.
Un texte d'Alain Labelle
Au moins trois d'entre elles présentent même des conditions
compatibles avec la présence d'eau liquide à leurs surfaces, affirment
les scientifiques dans un article publié dans la revue Nature.
Ce système planétaire en orbite autour d'une étoile naine constitue
l'un des plus intéressants découverts à ce jour. L'étoile en question,
appelée Trappist-1, a environ la grosseur de la planète Jupiter et elle
est située dans la constellation du Verseau.
Représentation de la taille du Soleil et de l'étoile Trappist-1 Photo : ESO
Sa découverte permet en effet d’espérer y retrouver les conditions
nécessaires à l’apparition de la vie. Avec Proxima b, découverte en août
dernier, les planètes de Trappist-1 constituent les cibles les plus
prometteuses à ce jour pour chercher à distance de possibles traces de
vie en dehors du système solaire.
Grâce au futur télescope spatial James Webb, de la NASA et de l'ESA,
qui sera lancé l'an prochain, il sera possible de déterminer si ces
planètes possèdent une atmosphère et de définir ses propriétés.
Une collaboration américano-européenne
L’année dernière, des observations photométriques (mesure de la
luminosité à haute précision) — réalisées par le télescope Trappist de
l'ESO (créé en partie par une équipe de l’Université de Liège, en
Belgique) et le télescope spatial Spitzer, de la NASA — avaient révélé
la présence de trois planètes de taille terrestre (Trappist-1 b, c et d)
autour de l'étoile Trappist-1.
Ce système planétaire est orienté de telle sorte que ces planètes
passent devant le disque de l'étoile à chaque orbite, ce qui provoque
une baisse de luminosité appelée transit. L'amplitude de ces transits
permet de déterminer le rayon des planètes, tandis que leur périodicité
indique leur distance orbitale et, donc, leur insolation. Un système solaire sous la loupe
Depuis les premières détections de 2016, ce système a fait l'objet
d'un suivi systématique de plusieurs équipes de chercheurs pour y
détecter d'autres planètes. Ils ont ainsi découvert que Trappist-1
possède au moins sept planètes, toutes de taille similaire à celle de la
Terre (à plus ou moins 15 %). Les six planètes les plus proches (b à g)
tournent autour de leur étoile en 1,5 à 12 jours (la période de la
septième reste à déterminer), ce qui les place de 20 à 90 fois plus près
de leur étoile que la Terre ne l'est du Soleil. Représentation artistique de l'étoile Trappist-1 et de ses planètes. Photo : NASA/JPL-Caltech
À ces distances, les forces de marée exercées par l'étoile sont
considérables et imposent aux planètes une rotation dite synchrone,
c'est-à-dire que les planètes font exactement un tour sur elles-mêmes en
une orbite, montrant ainsi toujours la même face à leur étoile (comme
la Lune par rapport à la Terre).
Les planètes de Trappist-1 ont des insolations, et donc des
températures moyennes, proches de celles de la Terre : la plus interne
(b) a une insolation légèrement supérieure à celle de Mercure, tandis
que les plus externes (g et h) ont une insolation un peu plus faible que
celle de Mars.
Le système planétaire autour de Trappist-1. Les tailles des objets sont à
l'échelle, mais les distances sont réduites d'un facteur 10. La couleur
de l'étoile est réaliste. La zone bleutée indique la région où la
présence d'eau liquide est possible en surface des planètes. La zone en
grisé indique la gamme possible de distances orbitales pour la
planète. Photo : Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux/Franck Selsis
Au moins trois des planètes (e, f et g) ont des insolations
compatibles avec l'existence d'eau liquide à leur surface pour une large
gamme de compositions atmosphériques, comme le montrent des simulations
numériques de leur climat. Sur les planètes plus ensoleillées (b, c,
d), et grâce à la rotation synchrone, la présence d'eau liquide n'est
pas strictement impossible dans des zones tempérées pas ou peu
éclairées.
Les orbites des planètes de Trappist-1 sont en résonance les unes
avec les autres : lorsque la planète g accomplit une révolution autour
de son étoile, les planètes b, c, d, e et f en ont fait, respectivement,
8, 5, 3, 2 et 4/3.
Cette architecture très particulière avait été théoriquement prédite
pour des planètes ayant migré vers leur étoile dans le disque de gaz et
de poussière au sein duquel elles se sont formées. Ces résonances
favorisent les rapprochements entre planètes et leurs interactions
gravitationnelles.
Pour cette raison, les transits ne se succèdent pas de façon
parfaitement périodique, mais se produisent avec des avances ou des
retards parfois de plus de 1 heure. Cet effet permet de contraindre les
masses, dont la détermination est encore peu précise, et, donc, les
densités de ces planètes.
Les données actuelles semblent indiquer que certaines des planètes de
Trappist-1 ont des densités faibles et sont riches en eau, une
conclusion qu'il reste à vérifier.
Les recherches sur les exoplanètes se sont principalement concentrées
sur les étoiles plus grosses et plus brillantes, comme notre Soleil.
Mais dans certains cas, l’éclat de l'étoile peut être si intense qu'on
peut difficilement observer les planètes en orbite.
En revanche, les petites étoiles froides qui émettent un rayonnement
infrarouge, comme Trappist-1, permettent de mieux voir les mondes
potentiels. Un parallèle avec Jupiter
Par bien des aspects, les planètes de Trappist-1 rappellent les
systèmes de satellites gravitant autour de Jupiter et des autres
planètes géantes du Système solaire, ce qui indique peut-être des
mécanismes de formation similaires.
La très petite taille de l'étoile Trappist-1 (seulement 12 fois le
rayon de la Terre) et sa faible luminosité (0,05 % de celle du Soleil)
offrent donc des conditions d'observation exceptionnelles de ses
planètes.
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