Une conception d'artiste du système planétaire TRAPPIST-1 avec l'aimable autorisation de la NASA/JPL-Caltech.
De nouveaux travaux d'une équipe de scientifiques de Carnegie (et d'un ancien élève de Carnegie) ont demandé si des planètes géantes gazeuses pourraient potentiellement orbiter TRAPPIST-1 à des distances supérieures à celles des sept planètes connues de l'étoile. Si des planètes géantes gazeuses se trouvent sur les bords extérieurs de ce système, cela pourrait aider les scientifiques à comprendre comment les géantes gazeuses de notre propre système solaire comme Jupiter et Saturne se sont formées.
Plus tôt cette année, Le télescope spatial Spitzer de la NASA a ravi le monde en révélant que TRAPPIST-1, une étoile naine ultra-froide dans la constellation du Verseau, était le premier système connu de sept planètes de la taille de la Terre en orbite autour d'une seule étoile. Trois de ces planètes se trouvent dans la zone dite habitable, c'est-à-dire la distance de l'étoile centrale à laquelle de l'eau liquide est le plus susceptible de se trouver.
Mais il est possible que, comme notre propre système solaire, TRAPPIST-1 est également mis en orbite par des planètes géantes gazeuses à une distance beaucoup plus grande que les planètes de la taille de la Terre dont nous savons déjà qu'elles font partie du système.
"Un certain nombre d'autres systèmes stellaires qui incluent des planètes de la taille de la Terre et des super-Terres abritent également au moins une géante gazeuse, " a déclaré Alan Boss de Carnegie, qui est le premier auteur de l'article de l'équipe, publié par Le Journal astronomique . "Donc, demander si ces sept planètes ont des frères et sœurs géants gazeux avec des orbites plus longues est une question importante. »
Pour commencer à répondre, Boss s'est tourné vers l'enquête de chasse aux planètes en cours qu'il co-dirige avec les co-auteurs de Carnegie Alycia Weinberger, Ian Thompson, et d'autres. Ils ont un instrument spécial sur le télescope du Pont à l'observatoire de Las Campanas de Carnegie appelé CAPSCam – la caméra de recherche de planètes astrométriques de Carnegie. Il recherche des planètes extrasolaires en utilisant la méthode astrométrique, par lequel la présence d'une planète peut être détectée indirectement par l'oscillation de l'étoile hôte autour du centre de masse du système stellaire.
En utilisant CAPSCam, Boss et ses collègues, dont Tri Astraatmadja et Guillem Anglada-Escudé de Carnegie, un ancien boursier Carnegie maintenant à l'Université Queen Mary de Londres - a déterminé les limites supérieures de la masse de toutes les planètes géantes gazeuses potentielles dans le système TRAPPIST-1. Ils ont découvert qu'il n'y a pas de planètes plus grosses que 4,6 fois la masse de Jupiter en orbite autour de l'étoile avec une période de 1 an, et aucune planète plus grosse que 1,6 fois la masse de Jupiter en orbite autour de l'étoile avec des périodes de 5 ans. (Ces périodes peuvent ne pas sembler très longues par rapport à la période de près de 12 ans de Jupiter, mais les sept planètes connues de TRAPPIST-1 ont des périodes allant de 1,5 à 20 jours.)
Les sept planètes TRAPPIST-1 pourraient facilement entrer dans l'orbite de Mercure, la planète la plus intime de notre système solaire. Alan Boss et ses collègues ont étudié s'il était possible que le système TRAPPIST-1 puisse contenir des planètes géantes gazeuses sur des orbites beaucoup plus longues que les sept planètes terrestres connues. L'image est une gracieuseté de NASA/JPL-Caltech.
"Il y a beaucoup d'espace pour une enquête plus approfondie entre les orbites à plus longue période que nous avons étudiées ici et les orbites très courtes des sept planètes TRAPPIST-1 connues, " a ajouté le patron.
Si des planètes géantes gazeuses à longue période sont trouvées dans le système TRAPPIST-1, cela pourrait alors aider à résoudre un débat de longue date sur la formation des planètes géantes gazeuses de notre propre système solaire.
Dans la jeunesse de notre Soleil, il était entouré d'un disque de gaz et de poussière d'où sont nées ses planètes. La Terre et les autres planètes telluriques ont été formées par la lente accrétion de matière rocheuse du disque. Une théorie de la formation des planètes géantes gazeuses soutient qu'elles commencent également par l'accrétion d'un noyau solide, qui contient finalement suffisamment de matière pour attirer gravitationnellement une grande enveloppe de gaz environnant.
La théorie concurrente soutient que nos propres planètes géantes gazeuses se sont formées lorsque le disque rotatif de gaz et de poussière du Soleil a pris une formation de bras en spirale. Les bras ont augmenté en masse et en densité jusqu'à ce que des touffes distinctes se forment et fusionnent rapidement en de petites géantes gazeuses.
Un inconvénient de la première option, appelé accrétion de noyau, est qu'il ne peut pas facilement expliquer comment les planètes géantes gazeuses se forment autour d'une étoile aussi faible en masse que TRAPPIST-1, qui est douze fois moins massif que le Soleil. Cependant, Les modèles de calcul de Boss de la deuxième théorie, appelé instabilité du disque, ont indiqué que des planètes géantes gazeuses pourraient se former autour de telles étoiles naines rouges.
"Les planètes géantes gazeuses trouvées sur des orbites à longue période autour de TRAPPIST-1 pourraient remettre en question la théorie de l'accrétion du noyau, mais pas nécessairement la théorie de l'instabilité du disque, " Expliqua le patron.
