L'annonce d'un système à sept planètes autour de l'étoile TRAPPIST-1 plus tôt cette année a déclenché une vague d'intérêt scientifique. Non seulement c'était l'un des plus grands lots de planètes à découvrir autour d'une seule étoile, mais le fait que les sept se soient révélés être de nature terrestre (rocheuse) était très encourageant. Encore plus encourageant était le fait que trois de ces planètes étaient en orbite avec la zone habitable de l’étoile.
Depuis ce temps, les astronomes ont cherché à tout savoir sur ce système de planètes. En plus d'avoir ou non une atmosphère, les astronomes cherchent également à en savoir plus sur leurs orbites et leurs conditions de surface. Grâce aux efforts d'une équipe internationale d'astronomes dirigée par l'Université de Washington, nous avons maintenant une idée précise des conditions qui pourraient régner sur sa planète ultrapériphérique - TRAPPIST-1h.
Selon l’étude de l’équipe - «Une chaîne résonante à sept planètes dans TRAPPIST-1», récemment publiée dans la revue Astronomie de la nature - ils se sont appuyés sur les données de la mission Kepler pour déterminer la période orbitale de la planète. Plus précisément, ils ont consulté les données obtenues lors de la campagne 12 de la mission K2, une période d'observation de 79 jours qui s'est déroulée du 15 décembre 2016 au 4 mars 2017.
Dirigée par Rodrigo Luger, un étudiant diplômé de l'Université de Washington, l'équipe était déjà au courant de la configuration des orbites des six planètes internes du système. Cela était basé sur des données antérieures fournies par le télescope spatial Spitzer, qui indiquaient que ces planètes sont dans une résonance orbitale - c'est-à-dire que leurs périodes orbitales respectives sont mathématiquement liées et s'influencent mutuellement.
À partir de ces données, l'équipe avait déjà calculé que TRAPPIST-1h aurait une période orbitale d'un peu moins de 19 jours. Après avoir consulté les données K2, ils ont remarqué qu'au cours de la période d'observation de 79 jours, TRAPPIST-1h a effectué quatre transits de l'étoile - ce qui correspond à une période orbitale de 18,77 jours. En d'autres termes, l'équipe a constaté que leurs observations concordaient avec leurs calculs.
Cette conclusion a été un soulagement bienvenu pour Luger et ses collègues. Comme il l'a déclaré dans un communiqué de presse de l'UW:
«TRAPPIST-1h était exactement là où notre équipe l'avait prévu. Cela m'a inquiété pendant un moment que nous voyions ce que nous voulions voir. Les choses ne sont presque jamais exactement comme vous vous attendez dans ce domaine - il y a généralement des surprises à chaque coin de rue, mais la théorie et l'observation correspondent parfaitement dans ce cas. »
La découverte de cette résonance signifie que TRAPPIST-1 a établi un nouveau record. Pour commencer, il est déjà réputé pour être l'un des deux seuls systèmes stellaires à héberger sept planètes extra-solaires - l'autre étant le système stellaire HR 8832, une étoile variable de type K3V de séquence principale située à 21 années-lumière. Deuxièmement, il possède à ce jour les planètes terrestres les plus confirmées à découvrir dans un seul système stellaire.
Mais avec ces dernières données, TRAPPIST-1 détient désormais le record du plus grand nombre de planètes en résonance orbitale. Les détenteurs de place précédents étaient Kepler-80 et Kepler-223, qui ont tous deux quatre planètes dans une résonance orbitale. Selon Luger, cette résonance a probablement été établie lorsque le système TRAPPIST-1 était encore jeune et que les planètes étaient encore en cours de formation. Comme l'explique Luger:
«La structure résonnante n'est pas une coïncidence, et indique une histoire dynamique intéressante dans laquelle les planètes ont probablement migré vers l'intérieur au pas de verrouillage. Cela fait du système un excellent banc d'essai pour les théories de formation et de migration des planètes. Nous pourrions donc regarder une planète qui était autrefois habitable et qui a depuis gelé, ce qui est incroyable à contempler et idéal pour les études de suivi. »
La possibilité que les planètes aient réalisé leur danse orbitale actuelle au début de l'histoire du système pourrait également signifier que TRAPPIST-1h était autrefois habitable. Alors que trois planètes orbitent avec la zone habitable de l'étoile (TRAPPIST-1 d, e et f), TRAPPIST-1h orbite autour de l'étoile à une distance d'environ 10 millions de km (6 millions de mi), ce qui la place bien au-delà de la portée de la zone habitable de l'étoile.
En fait, à cette distance, TRAPPIST-1h obtient à peu près autant d'énergie du Soleil que la planète naine Cérès (située dans notre système solaire dans la ceinture d'astéroïdes principale, entre Mars et Jupiter), ce qui se traduit par une température de surface moyenne de 173 K (-100 ° C; -148 ° F). Mais dans le passé, lorsque son étoile était plus brillante et plus chaude, la planète peut avoir reçu suffisamment d'énergie pour que sa surface soit suffisamment chaude pour supporter l'eau liquide.
"Nous pourrions donc regarder une planète qui était autrefois habitable et qui a gelé depuis, ce qui est incroyable à contempler et idéal pour les études de suivi", a déclaré Luger. TRAPPIST-1 est également un candidat de choix pour une étude de suivi étant donné sa proximité. Située à seulement 39,5 années-lumière de la Terre, cette étoile et son système de planètes présentent des opportunités exceptionnelles pour l'étude des exoplanètes et de l'habitabilité des étoiles de type M.
Au-delà de cela, cette étude a également démontré que malgré la défaillance de deux roues de réaction, la mission Kepler est toujours extrêmement utile en ce qui concerne l'étude des exoplanètes. Malgré le fait que garder un œil sur le système TRAPPIST-1 présente des défis instrumentaux, Kepler a quand même réussi à produire des informations fiables qui étaient cohérentes avec les calculs de l'équipe.
En plus de déterminer la période orbitale de TRAPPIST-1h, l'équipe a utilisé les données K2 pour caractériser davantage les orbites des six autres planètes, exclure la possibilité qu'il y ait plus de planètes dans le système et en savoir plus sur l'étoile elle-même (comme sa rotation période et niveau d'activité). Ces informations seront également cruciales pour déterminer si l'une ou l'autre des planètes situées dans la zone habitable de l'étoile pourrait en fait être habitable.
La découverte du système TRAPPIST-1 a été un événement qui a duré de nombreuses années. Mais le rythme auquel de nouvelles découvertes sont apparues a été très impressionnant. Dans les années à venir, avec le déploiement de chasseurs de planètes de nouvelle génération - comme le James Webb Telescope et le Transitting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - nous pourrons creuser plus profondément et en apprendre encore plus.
Et assurez-vous de profiter de cette vidéo de la résonance orbitale de TRAPPIST-1, gracieuseté du professeur adjoint Daniel Fabrycky de l'Université de Chicago:
