Ce concept d’artiste représente les sept exoplanètes rocheuses du système TRAPPIST-1, situé à 40 années-lumière de la Terre. Crédit : NASA et JPL/Caltech
Il y a cinq ans, les astronomes ont révélé une collection spectaculaire d’autres mondes : le système TRAPPIST-1.
Les journaux du monde entier ont publié cette découverte en première page : Les astronomes avaient découvert qu’une étoile naine rouge appelée TRAPPIST-1 abritait une famille très unie de sept planètes de taille terrestre. ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA announced the system on February 22, 2017.
Using telescopes on the ground and in space, scientists revealed one of the most unusual planetary systems yet found beyond our Sun and opened the tantalizing question: Are any of these worlds habitable – a suitable home for life?
Five years later, the planets are still enigmatic. Since the first announcement, subsequent studies have revealed that the TRAPPIST-1 planets are rocky, that they could be almost twice as old as our solar system, and that they are located 41 light-years from Earth.
This illustration shows what the TRAPPIST-1 planetary system may look like, based on available data about the planets’ diameters, masses, and distances from the host star. Astronomers have named them the planets TRAPPIST-1a, TRAPPIST-1b, and so forth. Credit: NASA/JPL-Caltech
But a real game-changer will be the recently launched James Webb Space Telescope. Larger and more powerful than any previous space telescope, Webb will look for signs of atmospheres on the TRAPPIST-1 planets.
“That folks are even able to ask the question about whether a planet around another star is habitable – that just boggles my mind,” said Sean Carey, manager of the Exoplanet Science Institute at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California. Carey was part of the team that helped discover some of the TRAPPIST-1 planets using data from the now-retired Spitzer Space Telescope.
A prime target for Webb is the fourth planet from the star, called TRAPPIST-1e. It’s right smack in the middle of what scientists call the habitable zone, also known as the Goldilocks zone. This is the orbital distance from a star where the amount of heating is right to allow liquid water on the surface of a planet.
Though the planets are tightly packed around TRAPPIST-1, the red dwarf star is not only far cooler than our Sun, it is less than 10% its size. (In fact, if the entire system were placed in our own solar system, it would fit within the orbit of our innermost planet, Mercury.)
You won’t be able to visit TRAPPIST-1 e any time soon, but you can imagine the sojourn with this free downloadable travel poster. It’s from a series of travel posters from JPL that imagine virtual trips to 14 alien worlds. Credit: NASA/JPL-Caltech
Searching for Atmospheres
The habitable zone is just a first cut. A potentially habitable planet also would require a suitable atmosphere, and Webb, especially in its early observations, is likely to gain only a partial indication of whether an atmosphere is present.
“What is at stake here is the first atmosphere characterization of a terrestrial Earth-size planet in the habitable zone,” said Michaël Gillon, an astronomer at the University of Liege in Belgium and the lead author of the study that revealed the seven sibling planets in 2017.
Measurements with the Hubble Space Telescope added more information about habitability. While Hubble does not have the power to determine whether the planets possess potentially habitable atmospheres, it did find that at least three of the planets – d, e, and f – do not appear to have the puffy, hydrogen-dominated atmospheres of gas giants, such as Neptune, in our solar system. Such planets are thought to be less likely to support life.
That leaves open the possibility of “the atmospheres’ potential to support liquid water on the surface,” said Nikole Lewis, a planetary scientist at Cornell University.
Lewis is part of a science team that will use the Webb telescope, which will view the heavens in infrared light, to hunt for signs of an atmosphere on TRAPPIST-1e, the one with the Goldilocks perch in the habitable zone.
“The hope is that we see carbon dioxide, a really strong feature, right at the wavelengths [detectable by] Webb”, a-t-elle déclaré. “Une fois que nous savons où il y a de petites choses qui culminent au-dessus du bruit, nous pouvons revenir en arrière et faire un examen à beaucoup plus haute résolution dans cette zone.”
La taille des planètes TRAPPIST-1 pourrait également contribuer à renforcer les arguments en faveur de l’habitabilité, bien que la recherche soit loin d’être concluante.
Elles sont comparables à la Terre non seulement en diamètre mais aussi en masse. Il a été possible de réduire la masse des planètes 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 calculer leur masse probable à partir de ces effets gravitationnels.
“Nous avons obtenu de très bonnes informations sur leur taille – masse et rayon”, a déclaré Lewis de Cornell. “Cela signifie que nous connaissons leurs densités”.
Les densités suggèrent que les planètes pourraient être composées de matériaux trouvés dans les planètes terrestres comme la Terre.
Les scientifiques utilisent des modèles informatiques de la formation et de l’évolution de l’atmosphère des planètes pour essayer de réduire leur composition possible, et ces modèles seront essentiels pour les planètes TRAPPIST-1, a déclaré Lewis.
“Ce qui est formidable avec le système TRAPPIST, c’est qu’il va nous permettre d’affiner ces modèles dans un sens comme dans l’autre – qu’il s’agisse de roches stériles ou de mondes potentiellement habitables”, a-t-elle ajouté.
Pour Mme Gillon, un autre aspect positif du système est la portée du système TRAPPIST-1. “J’ai vu TRAPPIST-1 inclus dans certaines œuvres artistiques ; je l’ai vu dans la musique, les romans de science-fiction, les bandes dessinées”, a-t-il déclaré. “C’est vraiment quelque chose que nous avons apprécié au cours de ces cinq années. C’est comme si ce système avait une vie à part entière”.
