Découverte de 7 planètes de la taille de la Terre dans le même système


Des scientifiques en utilisant une combinaison de télescopes terrestres et spatiaux ont trouvé un système solaire à 39 années-lumière du Soleil hébergeant 7 planètes rocheuses avec des masses similaires à celle de la Terre. Trois d’entre elles pourraient contenir de l’eau à l’état liquide et donc, peut être, la vie. Pour être tout à fait exact, ce système a été détecté en 2016, mais on y avait trouvé que 3 planètes.

Jusqu’à maintenant, les astronomes n’ont jamais trouvé plus de deux ou trois planètes de ce type dans un seul système.

Selon Michaël Gillon, astronome à l’Université de Liège, en Belgique, auteur principal d’un article annonçant la découverte dans Nature :

C’est la première fois que d’aussi nombreuses planètes de la taille de la Terre ont été trouvées autour d’une même étoile.

Il ajoute qu’au moins 3 de ces planètes sont à la bonne distance de leur soleil pour avoir de l’eau à l’état liquide. Mais il est aussi possible que les 7 puissent recevoir de l’eau liquide sur au moins une partie de leur surface, en fonction de la composition de leur atmosphère.

Les planètes tournent autour d’une étoile naine ultra-froide appelée TRAPPIST-1, située à environ 40 années-lumière de distance. Elles ont été détectées par la méthode du transit, en détectant les faibles variations de la lumière de l’étoile alors que les planètes, lors de leurs orbites, passent périodiquement devant.

TRAPPIST-1 est une  minuscule étoile, avec une masse d’environ 8% celle de notre Soleil. Pour la comparaison, Gillon dit :

Si le soleil est un ballon de basket-ball, alors TRAPPIST-1 est une balle de golf.

Comparaison entre notre Soleil et TRAPPIST-1. (ESO)



Elle est également très pâle, produisant beaucoup moins de lumière que notre soleil. Mais c’est encore assez pour garder sa famille au chaud, car elles s’en rapprochent si près que les orbites des six planètes intérieures varient de 1,51 jour à 12,35 jours. (L’orbite extérieure n’a pas encore été entièrement déterminée, mais elle est probablement d’environ 20 jours, selon Gillon.)

Entre autres choses, cela signifie que les planètes sont non seulement très près de leur étoile, mais elles sont si proches les unes des autres qu’elles sont à seulement quelques millions de kilomètres de distance.

Schéma des orbites des planètes orbitant TRAPPIST-1, comparées à celles des lunes galiléennes de Jupiter, Mercure, Vénus et la Terre. (ESO/ O. Furtak)



Ce schéma présente les orbites des 7 planètes autour de l’étoile TRAPPIST-1. La zone ombrée montre la "zone habitable" de l’étoile, où une planète pourrait avoir la bonne température de surface pour l’eau liquide. Les lignes en pointillés montrent des limites alternatives à la zone habitable basées sur différentes “hypothèses théoriques”. (ESO/M. Gillon et col.)



Selon Gillon :

Si vous étiez debout à la surface d’une de ces planètes, vous auriez une vue merveilleuse.

…notant que les autres planètes ne seraient pas seulement des points dans le ciel, mais qu’elles apparaitraient comme aussi grandes ou plus que la lune, avec des caractéristiques facilement discernables.

Représentation artistique (clic pour agrandir) de la vue depuis la surface de l’une des sept planètes de la taille de la Terre dans le système TRAPPIST-1. (NASA/ JPL-Caltech)


Une précédente représentation de la vue hypothétique à partir d’une des planètes orbitant TRAPPIST-1. (ESO)



Comme TRAPPIST-1 est très petite, elle ne diffuse pas beaucoup de lumière visible, mais elle est des milliers de fois plus lumineuse dans l’infrarouge, ce qui en a fait la candidate idéale pour être étudiée par le télescope spatial Spitzer qui est conçu pour mesurer la lumière infrarouge. En l’utilisant, les scientifiques ont pu profiter de la proximité des planètes les unes avec les autres pour observer comment leurs influences gravitationnelles entre elles produisent des variations dans leurs orbites.

C’est important, car cela permet aux astronomes de calculer la masse de chaque planète. En comparant ces données à leur taille, déterminée par le taux d’obscurcissement de la lumière de l’étoile en passant devant elle (transit), ils ont put ainsi calculer leurs densités et ainsi de savoir si elles sont gazeuses, rocheuses, ou même composées d’eau.

Les premières mesures de leurs masses indiquent non seulement que ces planètes semblent être rocheuses, comme la Terre, mais que l’une d’elles semble également être riche en eau.

Caractéristiques des 7 planètes orbitant TRAPPIST-1 avec une comparaison des planètes rocheuses dans notre système solaire. (NASA/JPL-Caltech)




L’étape suivante consistera à mesurer plus précisément comment les sept atmosphères affectent la lumière de TRAPPIST-1 lorsqu’elle les traverse et ces observations permettront de percevoir les empreintes spectroscopiques de gaz importants.

Déjà, selon Nikole Lewis, astronome au Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland, les scientifiques utilisant le télescope spatial Hubble ont déterminé que deux des planètes les plus internes du système n’ont pas d’atmosphères dominées par de l’hydrogène ou l’hélium et selon Lewis :

C’est formidable, parce que c’est un pas de plus dans la voie d’avoir des mondes habitables.

Finalement, l’objectif sera de mesurer les niveaux de gaz à effet de serre sur ces planètes, en essayant de déterminer exactement leurs températures de surface.

Toujours selon Michaël Gillon :

Nous allons même chercher des gaz qui pourraient être produits par la vie, comme l’oxygène, l’ozone, le méthane et plein d’autres.

Toutefois, des mesures précises pourraient être nécessaires et elles pourront être réalisées par le télescope spatial James Webb, actuellement prévue pour octobre 2018.

En attendant, il y a encore des choses à apprendre en continuant à étudier les orbites des planètes.

L’autre particularité de ces planètes est que leurs orbites semblent être stabilisées par leur résonance orbitale respective, ce qui signifie que leurs périodes orbitales forment des ratios numériques très simples. Selon Hal Levinson, un scientifique planétaire du Southwest Research Institute de Boulder, au Colorado, qui ne faisait pas partie de l’équipe de l’étude, ces modèles sont rares pour les systèmes exoplanétaires.

Pour l’équipe de Gillon, cela signifie que les orbites des planètes ont changé, indiquant qu’elles se sont formées plus loin de leur étoile et qu’elles ont plus tard migré sur de longues distances vers l’intérieur. Levison ne pense pas que ces déplacements aient nécessairement eu lieu, mais il convient que la résonance indique que les orbites ont changé.

L’autre information qui peut être déduite des orbites des planètes, c’est qu’elles sont probablement si près de leur étoile qu’elles sont verrouillées gravitationnellement, ce qui signifie qu’un de leur côté sera toujours face à l’étoile. Cela signifie également qu’elles pourraient avoir un côté chaud, un côté froid et une zone tempérée entre les deux. En étant aussi proche de leur soleil, cela signifie également qu’elles pourraient éprouver un violent réchauffement par effet de marée et avoir une grande activité volcanique. Si tel est le cas, cela pourrait également affecter leur habitabilité.

Un autre problème, qui pourrait être de mauvaises nouvelles pour l’habitabilité, ajoute Levison, c’est que lorsqu’elles sont jeunes, des étoiles comme TRAPPIST-1 sont très actives et émettent "une énorme quantité de rayons X" (lire : “Mauvaise nouvelle pour l’habitabilité de l’exoplanète la plus proche de la Terre et celles en orbite autour de jeunes étoiles naines rouges”). Si les planètes étaient proches de leurs orbites actuelles, cela signifie qu’elles pourraient avoir été grillées. Il précise quand même qu’elles n’ont peut-être pas toujours été là où nous les voyons aujourd’hui.

Quelques vidéos :

Un 360° que vous exécuterez à l’aide de votre souris de la planète TRAPPIST –1D :


Le travail du télescope spatial Spitzer pour détecter par la méthode du transit les 7 planètes autour de TRAPPIST-1

   

Présentation de la découverte par les chercheurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA :