La recherche d’exoplanètes habitables a toujours suscité un grand intérêt chez les astronomes, et toute découverte dans ce domaine suscite un grand enthousiasme, tant dans le monde scientifique que dans les médias. C’est ainsi qu’en 2016, dans les cercles de chercheurs, la rumeur d’une étoile appelée 2MASS J23062928-0502285 ou TRAPPIST-1 est apparue de plus en plus souvent. La raison en était le système planétaire autour de l’étoile, avec pas moins de sept planètes dans la zone dite habitable. Cependant, comme c’est souvent le cas, l’émotion en science est un mauvais signe, et des études plus poussées des planètes ont remis en question l’existence d’eau à l’état liquide sur ces dernières, sans parler de l’existence de la vie.
Position de TRAPPIST-1 dans la constellation du Verseau
Table des matières
À propos de l’étoile TRAPPIST-1
L’étoile TRAPPIST-1 n’était pas un objet particulièrement remarquable pour les astronomes jusqu’à récemment. Il s’agit d’une étoile unique visible depuis la Terre dans la région du Verseau de la constellation, située à une distance de 39,5 années-lumière du Soleil. Elle appartient à la classe spectrale M8 V — naine rouge froide.
Comparaison entre le Soleil et TRAPPIST-1
- Le rayon de l’étoile TRAPPIST-1 ne représente que 12,1 % du rayon solaire, ce qui est légèrement supérieur au rayon de Jupiter (environ 10 % du rayon du Soleil).
- La masse de l’étoile est estimée à 84 masses de Jupiter, soit 0,08 masse solaire.
- La densité de l’étoile est environ 49,3 fois celle du Soleil.
- La température de surface de TRAPPIST-1 est d’environ 2 559 kelvins (contre 5 778 K pour le Soleil).
- La luminosité de l’étoile est 1 900 fois inférieure à celle du Soleil.
- La période de rotation, selon les dernières données (29.03.2017), est de 3,295 jours.
- L’âge de l’étoile, selon le 07.06.2017 est de — 7,6 ± 2,2 milliards d’années.
Chronique des événements
Trois exoplanètes
En 2016, un groupe d’astronomes belges et américains dirigé par Michael Gillon a annoncé la découverte de trois exoplanètes semblables à la Terre près d’une naine rouge froide nommée 2MASS J23062928-0502285. Les trois planètes découvertes ont été nommées TRAPPIST-1 b, TRAPPIST-1 c et TRAPPIST-1 d, selon leur ordre de distance par rapport à l’étoile centrale.
- Le petit télescope TRAnsiting Planets and Planetesimals, abrégé TRAPPIST, a été utilisé. Ce télescope est situé dans les montagnes chiliennes et observe principalement les planètes dites en transit. Ces planètes sont observées par la méthode de la photométrie de transit, qui est basée sur l’observation d’une planète passant sur le fond d’une étoile. De plus, cette méthode permet de calculer non seulement la taille de la planète, mais aussi sa densité et même de donner des informations sur la composition de l’atmosphère de la planète observée.
Observatoire TRAPPIST, Coquimbo, Chili
Les trois exoplanètes découvertes ont un diamètre inférieur à 10 % de celui de la Terre. Et bien que deux d’entre elles soient 60 à 90 fois plus proches de TRAPPIST-1 que nous ne le sommes du Soleil, il faut tenir compte du fait que notre étoile est beaucoup plus brillante et plus chaude. Il convient de noter qu’en raison de la petite taille de l’étoile et de la proximité des exoplanètes, la période orbitale des deux planètes les plus proches a été estimée à 1,5 et 2,4 jours. Au moment de cette découverte, la période orbitale de la troisième exoplanète était estimée entre 4,5 et 73 jours. Ainsi, ces échelles du système sont plus proches du système de Jupiter et de ses satellites que de notre système solaire.
En raison de leur proximité avec leur étoile, les planètes TRAPPIST-1 b et TRAPPIST-1 c sont fortement exposées aux forces de marée de l’étoile, de sorte qu’il est probable que les deux planètes soient toujours tournées du même côté de leur étoile. En d’autres termes, un côté est toujours un jour chaud, l’autre côté est toujours une nuit froide. Dans ce cas, les conditions favorables à la vie ne peuvent exister qu’à proximité du terminateur, la ligne de séparation de la lumière de la planète.
Vue de la surface de la planète TRAPPIST-1 d dans la vue d’artiste.
La troisième planète, en raison de sa position plus éloignée de l’étoile, se trouve dans la zone d’habitabilité. Une telle zone est une région de l’espace autour d’une étoile dans laquelle la température permet à l’eau d’exister à l’état liquide. Comme nous le savons, l’eau liquide est l’une des conditions de base de l’existence des formes de vie connues.
Sept exoplanètes
En février 2017, lors d’une conférence de presse de la NASA, la découverte de trois autres exoplanètes rocheuses semblables à la Terre près de la même étoile, TRAPPIST-1, a été annoncée. Cette découverte a été confirmée par trente chercheurs des quatre coins de la Terre. Ce qui est particulièrement remarquable, c’est que les sept planètes sont situées dans la zone Boucles d’or, ou, comme on l’appelait auparavant, la zone habitable. Quatre de ces planètes présentent, selon les scientifiques, les conditions les plus favorables à la vie.
La taille des exoplanètes et leurs orbites dans le système TRAPPIST-1 par rapport aux planètes du système solaire
Il y a donc sept étoiles en orbite autour de l’étoile TRAPPIST-1 dont les noms sont : b, c, d, e, f, g et h. Toutes les planètes orbitent très près de l’étoile. Par exemple, si l’on mettait une étoile TRAPPIST-1 à la place du Soleil, les sept exoplanètes seraient situées à l’intérieur de l’orbite de Mercure. Cependant, comme nous l’avons déjà mentionné, TRAPPIST-1 est deux fois moins froide que le Soleil.
Documentation sur le sujet
L’importance d’une telle découverte réside dans le fait que, statistiquement, pour un échantillon de 100 à 400 milliards d’étoiles dans la Voie lactée, 30 à 50 % des étoiles sont des naines rouges. Par opposition à 10 % de naines jaunes comme le Soleil. La probabilité de trouver des exoplanètes dans la zone habitable à proximité d’autres étoiles augmente donc considérablement. Proxima Centauri est une autre naine rouge située à seulement 4 243 années-lumière de la Terre. Cette étoile présente également un grand intérêt pour les scientifiques en termes de recherche de vie extraterrestre.
Les principaux paramètres des planètes du système TRAPPIST-1 sont présentés dans l’image ci-dessous, ainsi que les paramètres de certaines planètes de notre système solaire.
De telles caractéristiques des exoplanètes du système, compte tenu de leur position par rapport à l’étoile du système et de ses propres paramètres, suggèrent que ces exoplanètes ont une atmosphère. Toutefois, il ne s’agit que d’une hypothèse et les chercheurs continuent d’étudier le système de l’étoile TRAPPIST-1.
Paramètres et images artistiques des planètes TRAPPIST-1 en comparaison avec les planètes du groupe Terre
L’engouement
La popularité du système TRAPPIST-1 s’est accrue si rapidement que des concepts de la surface des planètes du système, des affiches futuristes sur les voyages spatiaux entre les exoplanètes de ce système planétaire ont commencé à voir le jour.
Affiche futuriste sur le voyage vers TRAPPIST-1 e
Même Google n’a pas ignoré une étude aussi populaire en publiant un doodle sur ce thème.
Le doodle de Google sur le thème de la découverte des planètes de TRAPPIST-1
Autres recherches
Des études ultérieures ont sensiblement réduit les ambitions des chercheurs et nous ont progressivement ramenés à la réalité. Comme nous l’avons déjà mentionné, les exoplanètes proches de l’étoile TRAPPIST-1, très probablement en raison des forces de marée, sont situées de son côté. Un tel phénomène ne serait pas si préjudiciable aux organismes vivants présumés s’il n’y avait pas l’activité de l’étoile. Un phénomène similaire est observé dans la même Proxima du Centaure, qui, en raison de son activité, à l’aide du vent stellaire souffle littéralement toute l’atmosphère de l’exoplanète la plus proche. Selon les calculs des chercheurs, si l’étoile TRAPPIST-1 est aussi active que Proxima Centauri, les planètes les plus proches d’elle pourraient perdre, pendant la durée de leur existence, un volume d’eau équivalent à 15 océans terrestres. Une telle conclusion est plutôt décevante.
Grâce au vent stellaire, TRAPPIST-1 peut littéralement souffler l’atmosphère des planètes les plus proches
Il s’est avéré par la suite que l’étoile TRAPPIST-1 est effectivement très active. Pendant 80 jours d’observation de l’étoile, les chercheurs ont observé 42 éruptions de haute énergie, dont cinq sont des rafales de radiations multiples. Ces dernières sont des explosions multiples d’énergie dans toutes les directions de l’étoile. À la suite d’un tel phénomène, les planètes proches de TRAPPIST-1 perdraient littéralement la majeure partie de leur atmosphère en un instant. D’après les calculs des scientifiques, la fréquence de ces éclairs est d’un éclair en 28 heures. Il est évident qu’aucune planète n’est en mesure de restaurer son atmosphère en si peu de temps.
Vue de la surface de la lointaine planète froide TRAPPIST-1 f (vue d’artiste)
Une étude plus approfondie de l’étoile TRAPPIST-1 a révélé qu’elle est probablement relativement jeune, c’est-à-dire qu’elle n’a pas plus d’un demi-milliard d’années. En outre, les salves de radiations émises par cette étoile sont tout à fait capables de détruire l’atmosphère terrestre d’une exoplanète proche en l’espace de 1 à 3 milliards d’années. Toutefois, certaines données issues de l’observation des exoplanètes du système indiquent que ces dernières n’ont pas toujours été proches de l’étoile, mais qu’elles ont «migré» vers elle au cours de leur existence.
Planètes de TRAPPIST-1
Tout d’abord, il convient de noter la densité de la disposition des sept planètes dans le système. Ainsi, si vous déplacez les sept exoplanètes dans le système solaire, elles tiendront entre Mercure et la Terre. Ce phénomène est dû à ce que l’on appelle les résonances harmoniques des orbites. En bref, les périodes orbitales de toutes les exoplanètes sont approximativement égales à des rapports entiers de 24/24, 24/15, 24/9, 24/6, 24/4, 24/3 et 24/2, et sont également des multiples de la planète voisine. Les chercheurs ont découvert que de telles résonances sont une condition essentielle à l’existence de systèmes planétaires aussi denses.
TRAPPIST-1 b
— a une température élevée et une faible densité. Cette dernière suggère la présence possible d’eau ou d’autres matières légères.
- Masse : 0,79 ± 0,27 masse terrestre.
- Rayon — 1,086 rayon terrestre.
- Densité — 3,4 ± 1,2 g/cm 3 (la densité moyenne de la Terre est de 5,51 g/cm³).
- Température — +127 °C ou 400 K (la température moyenne de la Terre est d’environ 14 °C ou 287,2 K).
- Période orbitale — 1,51087 jours
- Demi-axe majeur — 0,011 u.a.
TRAPPIST-1 c
— a une température et une densité relativement élevées. Cette dernière suggère une quantité accrue de fer — plus de 50 % de la masse.
- Masse — 1,63 ± 0,63 masses terrestres
- Rayon — 1,056 ± 0,035 rayon terrestre.
- Densité — 7,63 ± 3,04 g/cm 3
- Température — +68 °C ou 342 K
- Période orbitale — 2,4218 jours
- Demi-axe majeur — 0,015 u.a.
TRAPPIST-1 d
— a une densité et une température proches de celles de la Terre.
- Masse — 0,41 ± 0,27 de la masse de la Terre.
- Rayon — 0,772 ± 0,030 rayon terrestre.
- Densité — 4,9 ± 3,3 g/cm 3
- Température — +14,9 ± 5,6 °C ou 288,0 ± 5,6 K
- Période orbitale — 4,0496 jours
- Grand axe semi-majeur — 0,0214 a.u.
TRAPPIST-1 e
— a une température et une densité faibles. Cette dernière suggère la présence d’eau ou d’éléments plus légers dans la composition de la planète. Cependant, en raison de la faible température, l’eau sur la planète est à l’état solide. Elle se trouve dans la zone habitable.
- Masse — 0,24 ( <0,80) массы Земли
- Rayon — 0,918 ± 0,039 rayon terrestre.
- Densité — 1,71 ( <5,71) г/см 3
- Température — -21,9 ± 4,9 °C ou 251,3 ± 4,9 K
- Période orbitale — 6,0996 jours
- Grand axe semi-majeur — 0,028 a.u.
TRAPPIST-1 f
— a une faible température et une faible densité, il pourrait s’agir d’une planète océanique. Elle est située dans la zone habitable.
- Masse — 0,36 ± 0,12 masses terrestres
- Rayon — 1,045 ± 0,038 rayon terrestre.
- Densité — 1,74 ± 0,61 g/cm 3.
- Température — -54,2 ± 4,2 °C ou 2 219,0 ± 4,2 K
- Période orbitale — 9,2067 jours
- Grand axe semi-majeur — 0,0371 a.u.
TRAPPIST-1 g
— a une température et une densité très basses. Elle est située dans la zone habitable.
- Masse — 0,566 ± 0,038 masses terrestres
- Rayon — 1,127 ± 0,041 du rayon terrestre
- Densité — 2,18 ± 0,28 g/cm 3
- Température — -74,6 ± 3,8 °C ou 198,6 ± 3,8 K
- Période orbitale — 12,353 jours
- Demi-axe majeur — 0,0451 u.a.
TRAPPIST-1 h
— a une température très basse, on estime qu’elle reçoit autant d’énergie de son étoile que la ceinture d’astéroïdes en reçoit du Soleil. Sa composition est probablement purement glacée.
- Masse — 0,086 ± 0,084 masses terrestres
- Rayon — 0,715 rayon terrestre.
- Densité — 1,27 ( <2,54) г/см 3
- Température — 104,1 ± 4 °C ou 169 ± 4 K
- Période orbitale — 18,764 jours
- Grand demi-axe — 0,063 a.u.
Pour résumer ce qui se passe, il convient de noter deux faits :
- La probabilité de l’existence de la vie, ou au moins de l’eau liquide, dans ce système planétaire est encore élevée. Cependant, le nombre d’exoplanètes capables d’abriter la vie ne dépasse pas aujourd’hui trois.
- Le système TRAPPIST-1 reste un objet intéressant pour les chercheurs en raison du comportement étrange de l’étoile elle-même, qui, étant jeune, se comporte parfois de manière tout à fait inhabituelle. L’arrangement dense des planètes du système, qui n’interagissent pas entre elles en raison de résonances orbitales, est également intéressant.
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Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023