TRAPPIST-1 a cinq ans


Dans Recherche International

Cinq ans jour pour jour après la découverte du fascinant système exoplanétaire TRAPPIST-1, Michaël Gillon – Maître de recherches FNRS à l’ULiège, à l’origine de la découverte du système – et d’autres collègues impliqués dans des missions scientifiques qui s’intéressent à l’étoile et aux sept planètes du systèmes, font le point sur ce que l’on en sait et ce que l’on attend encore.

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l y a tout juste cinq ans, la découverte avait fait les gros titres de la presse dans le monde entier au moment de son annonce : des astronomes avaient découvert un système exoplanétaire unique composé de sept planètes rocheuses, toutes de la taille de la Terre, enfermées dans des orbites étroites autour d'une étoile naine rouge appelée TRAPPIST-1 (car les premières de ces planètes avaient été découvertes par le télescope TRAPPIST-Sud de l’ULiège situé au Chili). Bien que ces planètes alléchantes aient livré quelques-uns de leurs secrets depuis lors, elles restent énigmatiques. La question que l’on continue à se poser étant : Est-ce que l'un de ces mondes est habitable et pourrait abriter de la vie ?

"Je ne pense pas que nous le sachions du tout", explique Sean Carey, responsable de l'Exoplanet Science Institute au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui a traité les données du télescope spatial Spitzer – aujourd’hui retraité - au moment de la découverte. "Que les gens soient même capables de se poser la question de savoir si une planète autour d'une autre étoile est habitable - cela me laisse pantois".

Mais en ce cinquième anniversaire de la découverte, les scientifiques sont peut-être sur le point d’obtenir un début de réponse. La longue liste des tâches du télescope spatial James Webb (JWST) récemment mis en orbite le 25 décembre 2021- bien plus puissant que tous ses prédécesseurs - comprend la recherche de signes d'une atmosphère sur ces sept mondes extrasolaires. Une cible de choix est la quatrième planète, TRAPPIST-1 e qui se situe en plein milieu de ce que les scientifiques appellent la « zone habitable », une zone ni trop proche ni trop lointaine de l’étoile où la température est suffisante pour permettre en théorie la présence d'eau liquide à la surface d'une planète en orbite. Les planètes du système TRAPPIST-1 sont fort proches de leur étoile, celle-ci est une « naine rouge », c’est-à-dire une étoile non seulement beaucoup plus froide que notre Soleil, mais aussi beaucoup plus petite - à peine plus grande que Jupiter. A titre de comparaison, si le système TRAPPIST-1 entier était placé dans notre propre système solaire, il s'insérerait dans l'orbite de notre planète la plus intérieure, Mercure.

La zone habitable n'est qu'une première étape. Une telle planète aurait également besoin d'une atmosphère appropriée, et le JWST, surtout dans ses premières observations, ne pourra probablement obtenir qu'une indication partielle de la présence d'une atmosphère. Mais la découverte d'une atmosphère sur une planète TRAPPIST-1, même modeste, serait peut-être comparable à la découverte du système lui-même, il y a cinq ans. "Ce qui est en jeu ici, c'est la première caractérisation de l'atmosphère d'exoplanètes de taille terrestre et potentiellement  habitables", reprend Michaël Gillon, astronome et Maître de recherches FNRS au sein de l’UR Astrobiology (Faculté des Sciences) de l'Université de Liège et auteur principal de l'étude qui, le 22 février 2017, a révélé les sept planètes sœurs en orbite autour d'une étoile à 40 années-lumière de la Terre.

Dans ce contexte, les mesures déjà effectuées par le télescope spatial Hubble se sont montrées très prometteuses. Elles ont en effet révélé qu’aucune des sept planètes du système n’est entourée d’une atmosphère étendue riche en hydrogène qui la rendrait impropre à abriter des conditions habitables à sa surface . « C’est une excellente chose, mais maintenant nous avons besoin d’un télescope spatial bien plus puissant que Hubble, un télescope capable de détecter autour de ces planètes  une atmosphère dense et compact comme celle de la Terre, et de nous en révéler la composition. Ce télescope, c’est James Webb ! «  nous dit Elsa Ducrot, chercheuse au CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique et aux énergies renouvelables) de Paris, fort impliquée dans l’étude du système et qui a fait sa thèse à l’ULiège.

La taille des planètes TRAPPIST-1 pourrait également contribuer à renforcer les arguments en faveur de l'habitabilité, bien que les recherches soient loin d'être concluantes. Ces planètes sont comparables à la Terre non seulement par leurs diamètres mais aussi par leurs masses. La détermination  de leurs masses a été possible grâce à leur regroupement autour de TRAPPIST-1 : serrées épaule contre épaule, elles se bousculent les unes les autres, ce qui a permis aux scientifiques de mesurer leur masses à partir de leurs perturbations gravitationnelles mutuelles. "Nous avons pu déduire leur tailles et leurs masses de manière très précise ", se réjouit Elsa Ducrot. « Cela signifie que nous connaissons aussi leurs densités de manière très précise, et elles suggèrent des compositions similaires à celle de la Terre ».

Pour Michaël Gillon, la portée sociétale de TRAPPIST-1 est un autre aspect positif de la découverte du système. "Nous avons vu TRAPPIST-1 inclus dans certaines œuvres artistiques ; dans la musique, des romans de science-fiction, des bandes dessinées. C'est vraiment quelque chose que nous avons beaucoup apprécié au cours de ces cinq années. C'est comme si ce système avait à présent sa vie propre au sein de l’imaginaire collectif".

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