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Sept planètes pour une Trappist

Elles sont sept comme les jours de la semaine, ou les nains de Blanche-Neige ou tout ce que vous voulez. Elles sont sept planètes à tourner autour d’une étoile minuscule. C’est ce qu’une équipe internationale a annoncé le 22 février. Ces sept planètes seraient de taille comparable à celle de la Terre et pourraient être soumises, pour certaines, à des températures permettant à de l’eau liquide de perdurer à leur surface.

Le télescope Trappist de la Silla, au Chili.© ESO/E. Jehin

« Trappist », c’est l’acronyme pour « Transiting Planets and Planetesimals Small Telescopes », ce qui se traduit en français par « petits télescopes dédiés aux planètes en transit et aux planétésimaux ». Il existe deux télescopes Trappist, l’un dans l’hémisphère sud, à l’observatoire de la Silla, au Chili, et l’autre dans l’hémisphère nord, à l’observatoire de l’Oukaïmeden, dans l’Atlas marocain. Ces deux télescopes de 60 centimètres de diamètre sont ainsi utilisés pour la recherche d'exoplanètes passant devant leur étoile. 

C’est en 2015 que commencent les observations de l’étoile 2MASS J23062928-0502285, située à quarante années-lumière dans la constellation du Verseau. Cette première campagne a permis de mettre au jour trois premières planètes. À la suite de cette découverte, l’étoile fut appelée Trappist-1, et les planètes Trappist-b, c et d, en fonction de leur distance à leur étoile. Cette découverte a surpris d’abord parce que l’étoile centrale de ce nouveau système solaire est une naine rouge dite naine ultra-froide : une étoile beaucoup plus petite et bien moins chaude que le Soleil.

La méthode des transits

© Hans Deeg (Instituto de Astrofisica de Canarias)

Les Trappists s’appuient sur la méthode des transits. Quand, par chance, un système planétaire est orienté de telle sorte que ses planètes passent devant le disque stellaire, il est possible d’observer à chaque orbite une baisse de luminosité de l’étoile 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.

Quand la persévérance paie

Depuis ces premières détections, ce système a fait l’objet d’un suivi systématique pour chercher d’éventuelles autres planètes. Les résultats, publiés dans la revue Nature par une équipe internationale impliquant plusieurs équipes françaises, dépassent toutes les attentes : Trappist-1 possède au moins sept planètes, toutes de taille similaire à celle de la Terre (à plus ou moins 15 %).

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 h.© Franck Selsis, Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux)

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 20 à 90 fois plus près de leur étoile que la Terre ne l’est du Soleil. 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).

Le système Trappist-1 ressemble plus au système de Jupiter plutôt que celui du Système solaire. Attention, l’échelle est logarithmique. © Nature

Une moitié de chaque planète fait face à son étoile alors que l’autre moitié est toujours dans la nuit. La température de l’étoile Trappist-1 est faible, de l’ordre de 2 500 °C en surface, et la température de la face éclairée des planètes ne doit pas être trop élevée. Certains en déduisent que de l’eau liquide pourrait exister sur certaines de ces planètes, mais même si cela était, la vie serait probablement impossible sur ces planètes. En effet une étude de Trappist-1 par le satellite états-unien XMM a montré que l’intense rayonnement X de l’étoile devait largement influer sur ses planètes, et probablement interdire toute vie à leur surface.

Le télescope spatial américain Spitzer a pu confirmer l'existence de ces 7 exoplanètes. © NASA/JPL Caltech

Quoi qu’il en soit la proximité de ce système solaire en fait d’ores et déjà une cible de choix pour le JWST, télescope spatial qui sera lancé l’an prochain pour succéder au vénérable Hubble Space Telescope.

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