Le Cygne noir 2017-2018

Le Cygne noir 2017-2018

Journal des élèves de l'IPSA Paris

Les sept merveilles de Trappist-1

Mis en ligne en mai 2017

C’est une découverte majeure qu’a annoncé la NASA le 22 février 2017 : celle d’un système extrasolaire composé d’une naine rouge, Trappist-1a, et de sept planètes potentiellement rocheuses et de tailles comparables à celle de la Terre. Ce système, Trappist-1, est situé à une distance de 39 années-lumière de chez nous, soit à 369 000 milliards de kilomètres.

Les masses de ces planètes restent incertaines. Mais trois d’entre elles réunissent des conditions d’habitabilité optimales. Par conséquent, ce système est l’une des pistes les plus prometteuses dans la recherche de vie extraterrestre. Jamais auparavant une telle découverte n’avait suscité autant d’enthousiasme de la part des astrophysiciens.

 

Le système extrasolaire Trappist-1 et ses sept planètes. (Illustration : NASA)

 

La découverte des trois premières planètes

Dès 2015, trois premières planètes (Trappist-1b, c et d) étaient détectées autour de l’étoile 2MASS J23062928-0502285 dans la constellation du Verseau. Cette première découverte a été faite par la méthode des transits planétaires. Il s’agit d’une méthode photométrique, c’est-à-dire consistant à mesurer l’intensité lumineuse d’une étoile : si l’intensité lumineuse diminue et augmente périodiquement, cela signifie qu’une planète passe devant son étoile. Cette méthode est actuellement l’une des plus simples pour détecter et pour valider l’existence d’exoplanètes. Elle permet aussi de déterminer la taille des exoplanètes étudiées, leur période orbitale et leur densité.

Le télescope qui a permis la découverte des planètes b, c et d est installé au Chili et mesure 60 cm de diamètre. Il se nomme Trappist, pour Transiting planets and planetesimals small telescope (ou Petit télescope dédié aux planètes en transit et aux planétésimaux). Pour cette raison, le système a été nommé Trappist-1, et son étoile rebaptisée Trappist-1a. Cette dernière est une naine rouge ou étoile ultra-froide. Les naines rouges sont peu lumineuses et peu massives, donc difficiles à trouver. Ainsi, Trappist-1a ne représente que 8 % de la taille de notre Soleil, soit une taille comparable à celle de Jupiter.

 

Comparaison du système lunaire de Jupiter, du système de Trappist-1 et de notre système solaire. (Illustration : NASA)

 

Un système extrasolaire miniature

Ensuite, à partir 2016, les quatre autres planètes (Trappist-1e, f, g et h) ont été découvertes, orbitant autour de Trappist-1a, par le même télescope. Grâce à la méthode des transits, les chercheurs ont pu déduire que les sept planètes sont toutes de tailles comparables à celle de la Terre et qu’elles orbitent très près de leur étoile. Les six premières ont respectivement une période de 1,5 jour, 2,4 jours, 4 jours, 6 jours, 9 jours et 12 jours, ce qui les place de 20 à 90 fois plus près de leur étoile que la Terre ne l’est du Soleil.

Une vue imaginaire de la surface de l’une des trois planètes qui peut contenir de l’eau liquide. (Illustration : ESO.)

À ces courtes distances, les chercheurs du CNRS font observer que « les forces de marées exercées par l’étoile sont considérables et imposent aux planètes une rotation synchrone », c’est-à-dire que ces astres font un tour sur eux-mêmes en une seule orbite, montrant ainsi toujours la même face à leur étoile. Quant à la dernière planète (Trappist-1h), sa période n’a toujours pas été déterminée.

Autre particularité de ce système extrasolaire, ses planètes sont extrêmement proches les unes des autres. Ainsi, depuis la surface de Trappist-1f, on verrait Trappist-1g comme deux fois plus grosse que notre Lune vue depuis la Terre. Et l’on songerait que tous ces noms scientifiques – Trappist-1b, c, d, e, f, g et h – manquent terriblement de poésie…

 

Zone d’habitabilité

En deçà d’une certaine distance de l’étoile, l’eau se transforme en vapeur. Au-delà, elle se transforme en glace. (Illustration : NASA)

On observe également que les planètes Trappist-1e, f et g orbitent dans la zone habitable de leur système : elles sont suffisamment éloignées de leur étoile pour ne pas être brûlées, et suffisamment proches d’elle pour ne pas être des boules de glace comme Ganymède, une des lunes de Jupiter. Et c’est pour cette raison-là que les astrophysiciens sont si enthousiastes : il est possible que ces trois planètes abritent de l’eau à l’état liquide, car la température à leur surface peut osciller entre 0 et 100° C.

 

Mais cela ne signifie pas que la vie peut y exister. Prenons l’exemple de Mars et de Vénus, qui orbitent dans la zone habitable de notre système sans pour autant contenir de la vie. Mars est une planète glacée, qui est bombardée par des vents solaires, impropres à l’apparition de la vie. Et sur Vénus, « la jumelle diabolique de la Terre », la température est d’environ 470° C. Les exoplanètes Trappist-1e, f et g rencontrent quant à elles le problème suivant : leur étoile rouge les bombarde d’un rayonnement solaire puissant, notamment de rayons UV, ce qui est une entrave à l’apparition de la vie.

 

La mauvaise nouvelle mais …

Après plusieurs mois de recherches, la NASA annonce une mauvaise nouvelle : Trappist-1a est trop jeune pour que ses planètes abritent de la vie intelligente. Cette étoile n’est âgée que de 500 millions d’années, alors que le Soleil est âgé de 5 milliards d’années. Néanmoins, une forme de vie à l’état primitif peut déjà exister sur les planètes de Trappist-1 si l’on se situe sur l’échelle de temps relative à la Terre. Malgré tout, nous pouvons penser que des extraterrestres ont pu y installer des colonies sans aucun problème. Mais tout ceci reste théorique. Nous devrons attendre 2018 ou 2019 pour en savoir plus à ce sujet… grâce à JWST, fruit du travail acharné des scientifiques terriens !

JWST, ou James Webb Space Telescope, est un nouveau télescope spatial qui pourra déterminer la composition des atmosphères du système Trappist-1. « Il sera capable de détecter les empreintes chimiques de l’eau, du méthane, de l’oxygène, de l’ozone et d’autres composantes de l’atmosphère d’une planète », annonce la NASA.

La construction de ce télescope est terminée, mais il ne sera lancé qu’en octobre 2018. Bien entendu, sa mission ne se limitera pas à l’observation de Trappist-1. Il étudiera quantité d’autres objets célestes. Par exemple, les planètes du système trisolaire Alpha du Centaure, notre voisin, ou celles du système Kepler-186, à 500 années-lumière de chez nous.

 

Le télescope spatial JWST nous en dira plus sur Trappist-1 vers 2018 ou 2019. (Illustration : NASA)

 

Anithigan Uthayanathan

Pour en savoir plus

Le système Trappist-1

Le télescope JWST

Une conférence sur Trappist-1

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