La Nasa annonce la découverte d'un nouveau système planétaire

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Pas moins de sept planètes de la taille de la Terre et de température modérée, gravitant autour d'une étoile située à moins de 40 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.

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 hors 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 elles 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 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).

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.

trappist exoplanete
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 qui 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.

Le saviez-vous?

  • Environ 1935 exoplanètes ont été détectées dans 1109 systèmes planétaires.
  • Plusieurs milliers d'exoplanètes supplémentaires sont actuellement en attente de confirmation.
  • Selon les astrophysiciens, il existerait au moins 100 milliards de planètes en orbite autour d’étoiles dans notre galaxie, la Voie lactée.

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Le soleil vu des planètes du système solaire
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