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De l’eau probablement en abondance sur les planètes du système TRAPPIST-1

les planètes du système TRAPPIST-1 Image d'rartiste montrant les planètes du système TRAPPIST-1. Crédit: ESO/ M. Kornmesser

De l’eau probablement en abondance sur les planètes du système TRAPPIST-1

TRAPPIST-1 est un système planétaire situé à 39 années-lumières de la Terre. Son étoile est une naine ultra-froide autours de laquelle gravite au moins sept exoplanètes rocheuses. La découverte de ces exoterres avait fait beaucoup de bruit. Depuis des équipes de chercheurs étudient la composition et l’habitabilité potentielle des planète de ce système. L’ESO a publié un communiqué de presse scientifique relayant une nouvelle étude annonçant la probable découverte d’eau en grande quantité sur certaines des planètes du système TRAPPIST-1.

Le communiqué publié par l’ESO le 05/02/2018

Une nouvelle étude révèle que les sept planètes en orbite autour de la naine ultra-froide et proche TRAPPIST-1 sont principalement composées de roches, et que certaines d’entre elles pourraient potentiellement contenir de l’eau en quantités supérieures à la Terre. Les densités des planètes, désormais plus précisément connues, laissent à penser que certaines de ces planètes pourraient être composées d’eau à hauteur de 5 pour cent de leur masse – à comparer aux océans terrestres qui ne constituent que 0.02% de la masse de la Terre. Les planètes les plus chaudes situées à plus grande proximité de leur étoile hôte sont susceptibles d’être environnées d’atmosphères de vapeur de densité élevée. Les plus distantes d’entre elles sont probablement recouvertes de glace. En termes de taille, de densité et de quantité d’ensoleillement, la quatrième planète apparaît comme la plus semblable à la Terre. Elle est certainement la plus rocheuse des sept planètes et a une température compatible avec de l’eau liquide à sa surface.

TRAPPIST-1

Le système TRAPPIST-1 contient un total de sept planètes de la taille de la Terre connues. Trois d’entre elles (TRAPPIST-1e, f et g) sont situées dans la zone habitable de l’étoile (en vert dans cette impression d’artiste), où les températures sont adaptées pour que l’eau liquide existe à la surface. Crédit: NASA/JPL-Caltech

Des planètes en orbite autour de l’étoile rouge TRAPPIST-1 distante de 40 années-lumière de la Terre, ont été pour la première fois détectées en 2016 par le télescope TRAPPIST-South installé à l’Observatoire de La Silla de l’ESO. L’année suivante, des observations plus poussées menées au moyen de télescopes au sol tels le Very Large Telescope de l’ESO et le Spitzer Space Telescope de la NASA, ont montré que le système était composé d’au moins sept planètes dont la taille avoisine celle de la Terre. Elles furent baptisées TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g et h, selon leur distance croissante à l’étoile centrale.Des observations complémentaires viennent d’être effectuées à la fois avec des télescopes au sol parmi lesquels l’Observatoire de Paranal de l’ESO avec l’instrument SPECULOOS pratiquement terminé et les télescopes spatiaux de la NASA Spitzer Space Telescope et Kepler Space Telescope. Une équipe de scientifiques pilotée par Simon Grimm de l’Université de Berne en Suisse a ensuite appliqué les méthodes avancées de modélisation numérique à l’ensemble des données disponibles et en a déduit les valeurs de densité des planètes avec une précision supérieure à celle précédemment obtenue. Simon Grimm revient sur la méthode de détermination des masses planétaires :

“Les planètes du système TRAPPIST-1 sont situées à si grande proximité les unes des autres qu’elles interagissent au plan gravitationnel, de sorte que les instants auxquels elles passent devant leur étoile hôte se décalent progressivement. Ces décalages dépendent de la masse des planètes, de leurs distances respectives ainsi que d’autres paramètres orbitaux. Aidés d’un modèle informatique, nous sommes en mesure de simuler les orbites planétaires, de faire coïncider les transits calculés avec les valeurs observées, et donc d’en déduire les masses planétaires.”

Les planètes du système TRAPPIST-1

Cette infographie montre les principales caractéristiques de planètes de Trappist-1 avec les planètes de notre système. Crédit: NSA/ JPL

Eric Agol, l’un des membres de l’équipe, explique l’intérêt des résultats obtenus :

“Les études portant sur les exoplanètes ont depuis un certain temps pour objectif de déterminer la composition des planètes dont les dimensions et la température sont semblables à celles de la Terre. La découverte du système TRAPPIST-1 d’une part, les capacités des installations de l’ESO au Chili et du Télescope Spatial Spitzer de la NASA d’autre part, nous ont permis d’y parvenir – nous disposons désormais du tout premier aperçu de la composition d’exoplanètes de taille terrestre !”

Les mesures des densités, lorsqu’elles sont combinées aux modèles de compositions des planètes, suggèrent que les sept planètes du système TRAPPIST-1 ne sont pas des mondes rocheux stériles. Ils semblent être composés de matière volatile, probablement de l’eau, en quantités significatives – pouvant parfois atteindre 5% de la masse planétaire ; à titre comparatif, la quantité d’eau sur Terre ne représente que 0,02% de sa masse. Brice-Olivier Demory, co-auteur à l’Université de Berne précise:

“Bien qu’elles nous renseignent sur les compositions planétaires, les valeurs de densités ne révèlent rien concernant l’habitabilité potentielle de ces planètes. Toutefois, cette étude constitue un pas important, dans la mesure où nous continuons d’explorer ce facteur d’habitabilité.”

Les planètes intérieures TRAPPIST-1b et c sont vraisemblablement composées d’un noyau rocheux et entourées d’une atmosphère plus épaisse que celle de la Terre. TRAPPIST-1d est la moins massive des planètes – sa masse n’excède pas le tiers de la masse terrestre. Les scientifiques n’ont pu déterminer avec certitude la présence d’une atmosphère étendue, d’un océan ou d’une couche de glace en surface. Les scientifiques ont été surpris de constater que  TRAPPIST-1e est la seule planète du système dont la densité avoisine celle de la Terre, laissant à penser qu’elle est vraisemblablement dotée d’un noyau de fer plus dense et qu’elle n’a pas nécessairement une atmosphère épaisse, un océan ou une couche de glace en surface. Le fait que TRAPPIST-1e semble de composition plus rocheuse que les autres planètes est étrange. En termes de taille, de densité et d’irradiation en provenance de son étoile, elle est la planète la plus semblable à la Terre. TRAPPIST-1f, g et h sont suffisamment éloignées de leur étoile hôte pour que de l’eau glacée recouvre leurs surfaces. Dans l’éventualité où elles seraient dotées d’une fine enveloppe atmosphérique, la présence de molécules complexes tel le dioxyde de carbone s’avèrerait improbable. Caroline Born, co-auteure de l’étude basée à l’Université de Zurich en Suisse précise:

“Il est intéressant de noter que les planètes les plus denses ne sont pas celles situées à proximité directe de l’étoile hôte, et que les planètes les plus froides ne peuvent être entourées d’une atmosphère épaisse.”

A l’avenir, le système TRAPPIST-1 continuera d’être la cible d’études avancées depuis le sol et l’espace, au moyen de nombreuses installations tels l’Extremely Large Telescope de l’ESO et le James Webb Space Telescope du consortium NASA/ESA/CSA. Les astronomes tentent de détecter d’autres planètes autour de naines rouges semblables à TRAPPIST-1. Comme l’explique Michaël Gillon, l’un des membres de l’équipe:

“Ce résultat souligne tout l’intérêt d’explorer les naines froides et proches telle TRAPPIST-1, à la recherche de transits de planètes de type Terre. Tel est précisément l’objectif de SPECULOOS, notre nouvel outil de recherche d’exoplanètes qui entrera très prochainement en service à l’Observatoire de Paranal de l’ESO au Chili.”

Source

L’intégralité du communiqué de presse publié par l’ESO est disponible ici, l’étude a été mise en ligne ici. En anglais, retrouvez le communiqué de presse publié sur le site SpaceTelescope est ici.

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