Si nous voulons savoir si la vie pourrait survivre sur une planète en dehors de notre système solaire, il est important de connaître l'âge de son étoile. Les jeunes étoiles émettent fréquemment des radiations de haute énergie appelées éruptions qui peuvent zapper la surface de leurs planètes. Si les planètes sont nouvellement formées, leurs orbites peuvent également être instables. D'autre part, les planètes en orbite autour d'étoiles plus anciennes ont survécu à la vague d'éruptions de jeunesse, mais ont également été exposés aux ravages du rayonnement stellaire pendant une période plus longue.

Les scientifiques ont maintenant une bonne estimation de l'âge de l'un des systèmes planétaires les plus intrigants découverts à ce jour - TRAPPIST-1, un système de sept mondes de la taille de la Terre en orbite autour d'une étoile naine ultra-froide à environ 40 années-lumière. Des chercheurs affirment dans une nouvelle étude que l'étoile TRAPPIST-1 est assez ancienne :entre 5,4 et 9,8 milliards d'années. C'est jusqu'à deux fois plus vieux que notre propre système solaire, qui s'est formé il y a environ 4,5 milliards d'années.

Les sept merveilles de TRAPPIST-1 ont été révélées plus tôt cette année lors d'une conférence de presse de la NASA, en utilisant une combinaison de résultats du Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) au Chili, Le télescope spatial Spitzer de la NASA, et d'autres télescopes au sol. Trois des planètes TRAPPIST-1 résident dans la "zone habitable de l'étoile, " la distance orbitale où une planète rocheuse avec une atmosphère pourrait avoir de l'eau liquide à sa surface. Les sept planètes sont probablement liées par la marée à leur étoile, chacun avec un côté jour et un côté nuit perpétuels.

Au moment de sa découverte, les scientifiques pensaient que le système TRAPPIST-1 devait avoir au moins 500 millions d'années, puisqu'il faut aux étoiles de la faible masse de TRAPPIST-1 (environ 8 % de celle du Soleil) à peu près aussi longtemps pour se contracter à sa taille minimale, juste un peu plus gros que la planète Jupiter. Cependant, même cette limite d'âge inférieure était incertaine; en théorie, l'étoile pourrait être presque aussi vieille que l'univers lui-même. Les orbites de ce système compact de planètes sont-elles stables ? La vie aurait-elle assez de temps pour évoluer sur l'un de ces mondes ?

"Nos résultats aident vraiment à contraindre l'évolution du système TRAPPIST-1, parce que le système doit avoir persisté pendant des milliards d'années. Cela signifie que les planètes devaient évoluer ensemble, sinon le système se serait effondré depuis longtemps, " dit Adam Burgasser, astronome à l'Université de Californie, San Diego, et le premier auteur de l'article. Burgasser s'est associé à Eric Mamajek, scientifique adjoint du programme d'exploration des exoplanètes de la NASA basé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie, pour calculer l'âge de TRAPPIST-1. Leurs résultats seront publiés dans le Journal d'astrophysique .

On ne sait pas ce que signifie cet âge plus avancé pour l'habitabilité des planètes. D'un côté, les étoiles plus âgées brillent moins que les étoiles plus jeunes, et Burgasser et Mamajek ont ​​confirmé que TRAPPIST-1 est relativement silencieux par rapport à d'autres étoiles naines ultra-froides. D'autre part, puisque les planètes sont si proches de l'étoile, ils ont absorbé des milliards d'années de rayonnement de haute énergie, qui aurait pu faire bouillir des atmosphères et de grandes quantités d'eau. En réalité, l'équivalent d'un océan terrestre peut s'être évaporé de chaque planète TRAPPIST-1 à l'exception des deux plus éloignées de l'étoile hôte :les planètes g et h. Dans notre propre système solaire, Mars est un exemple de planète qui avait probablement de l'eau liquide à sa surface dans le passé, mais a perdu la majeure partie de son eau et de son atmosphère à cause du rayonnement à haute énergie du Soleil sur des milliards d'années.

Cependant, la vieillesse ne signifie pas nécessairement que l'atmosphère d'une planète a été érodée. Étant donné que les planètes TRAPPIST-1 ont des densités plus faibles que la Terre, il est possible que de grands réservoirs de molécules volatiles telles que l'eau puissent produire des atmosphères épaisses qui protégeraient les surfaces planétaires des radiations nocives. Une atmosphère épaisse pourrait également aider à redistribuer la chaleur vers les côtés obscurs de ces planètes verrouillées par les marées, augmentation de l'immobilier habitable. Mais cela pourrait aussi se retourner contre un processus de "serre d'emballement", dans laquelle l'atmosphère devient si épaisse que la surface de la planète surchauffe - comme sur Vénus.

"S'il y a de la vie sur ces planètes, Je suppose que cela doit être une vie robuste, car il doit être capable de survivre à des scénarios potentiellement désastreux pendant des milliards d'années, ", a déclaré Burgasser.

Heureusement, les étoiles de faible masse comme TRAPPIST-1 ont des températures et des luminosités qui restent relativement constantes sur des milliards d'années, ponctuée d'événements de torchage magnétique occasionnels. Les durées de vie de minuscules étoiles comme TRAPPIST-1 devraient être beaucoup, beaucoup plus longtemps que l'âge de 13,7 milliards d'années de l'univers (le Soleil, par comparaison, a une durée de vie prévue d'environ 10 milliards d'années).

"Les étoiles beaucoup plus massives que le Soleil consomment leur carburant rapidement, s'éclairant sur des millions d'années et explosant en supernovae, " a déclaré Mamajek. "Mais TRAPPIST-1 est comme une bougie à combustion lente qui brillera environ 900 fois plus longtemps que l'âge actuel de l'univers."

Certains des indices utilisés par Burgasser et Mamajek pour mesurer l'âge de TRAPPIST-1 comprenaient la vitesse à laquelle l'étoile se déplace sur son orbite autour de la Voie lactée (les étoiles plus rapides ont tendance à être plus âgées), la composition chimique de son atmosphère, et combien de poussées TRAPPIST-1 a eu pendant les périodes d'observation. Ces variables pointaient toutes vers une étoile sensiblement plus ancienne que notre Soleil.

De futures observations avec le télescope spatial Hubble de la NASA et le prochain télescope spatial James Webb pourraient révéler si ces planètes ont des atmosphères, et si de telles atmosphères ressemblent à celle de la Terre.

"Ces nouveaux résultats fournissent un contexte utile pour les futures observations des planètes TRAPPIST-1, qui pourrait nous donner un bon aperçu de la façon dont les atmosphères planétaires se forment et évoluent, et persister ou non, " a déclaré Tiffany Kataria, scientifique des exoplanètes au JPL, qui n'a pas participé à l'étude.

Les futures observations avec Spitzer pourraient aider les scientifiques à affiner leurs estimations des densités des planètes TRAPPIST-1, qui éclaireraient leur compréhension de leurs compositions.