Toutes les étoiles ne sont pas comme le soleil, tous les systèmes planétaires ne peuvent donc pas être étudiés avec les mêmes attentes. De nouvelles recherches d'une équipe d'astronomes dirigée par l'Université de Washington donnent des modèles climatiques mis à jour pour les sept planètes autour de l'étoile TRAPPIST-1.

Le travail pourrait également aider les astronomes à étudier plus efficacement les planètes autour des étoiles contrairement à notre soleil, et mieux utiliser le limité, ressources coûteuses du télescope spatial James Webb, devrait maintenant être lancé en 2021.

"Nous modélisons des atmosphères inconnues, non seulement en supposant que les choses que nous voyons dans le système solaire auront la même apparence autour d'une autre étoile, " a déclaré Andrew Lincowski, Doctorant à l'UW et auteur principal d'un article publié le 1er novembre dans Journal d'astrophysique . "Nous avons mené cette recherche pour montrer à quoi pourraient ressembler ces différents types d'atmosphères."

L'équipe a trouvé, bref, qu'en raison d'une chaleur extrêmement élevée, phase stellaire précoce brillante, les sept mondes de l'étoile ont peut-être évolué comme Vénus, avec tous les premiers océans qu'ils ont pu avoir en train de s'évaporer et de laisser dense, atmosphères inhabitables. Cependant, une planète, TRAPPISTE-1 e, pourrait être un monde océanique semblable à la Terre qui mérite une étude plus approfondie, comme des recherches antérieures l'ont également indiqué.

TRAPPISTE-1, 39 années-lumière ou environ 235 trillions de miles, est à peu près aussi petite qu'une étoile peut l'être et être toujours une étoile. Une étoile « naine M » relativement froide - le type le plus commun dans l'univers - elle a environ 9 % de la masse du soleil et environ 12 % de son rayon. TRAPPIST-1 a un rayon à peine plus grand que la planète Jupiter, bien qu'il soit beaucoup plus grand en masse.

Les sept planètes de TRAPPIST-1 ont à peu près la taille de la Terre et trois d'entre elles, des planètes étiquetées e, f et g - sont censés être dans sa zone habitable, cette bande d'espace autour d'une étoile où une planète rocheuse pourrait avoir de l'eau liquide à sa surface, donnant ainsi une chance à la vie. TRAPPIST-1 d chevauche le bord intérieur de la zone habitable, tandis que plus loin, TRAPPISTE-1 h, orbite juste après le bord extérieur de cette zone.

"C'est toute une séquence de planètes qui peut nous donner un aperçu de l'évolution des planètes, notamment autour d'une étoile très différente de la nôtre, avec une lumière différente qui en sort, " a déclaré Lincowski. "C'est juste une mine d'or."

Les articles précédents ont modélisé les mondes de TRAPPIST-1, Lincowski a dit, mais lui et cette équipe de recherche "ont essayé de faire la modélisation physique la plus rigoureuse possible en termes de rayonnement et de chimie, en essayant d'obtenir la physique et la chimie aussi justes que possible".

Les modèles de rayonnement et de chimie de l'équipe créent des spectres, ou longueur d'onde, signatures pour chaque gaz atmosphérique possible, permettant aux observateurs de mieux prédire où chercher de tels gaz dans les atmosphères des exoplanètes. Lincowski a déclaré que lorsque des traces de gaz sont effectivement détectées par le télescope Webb, ou autres, un jour, "Les astronomes utiliseront les bosses et les ondulations observées dans les spectres pour déduire quels gaz sont présents - et compareront cela pour fonctionner comme le nôtre pour dire quelque chose sur la composition de la planète, l'environnement et peut-être son histoire évolutive."

Il a dit que les gens sont habitués à penser à l'habitabilité d'une planète autour d'étoiles similaires au soleil. "Mais les étoiles naines M sont très différentes, il faut donc vraiment penser aux effets chimiques sur l'atmosphère (s) et comment cette chimie affecte le climat. »

Combiner la modélisation du climat terrestre avec les modèles de photochimie, les chercheurs ont simulé des états environnementaux pour chacun des mondes de TRAPPIST-1.

Leur modélisation indique que :

• TRAPPISTE-1 b, le plus proche de l'étoile, est un monde flamboyant trop chaud même pour des nuages ​​d'acide sulfurique, comme sur Vénus, former.
• Les planètes c et d reçoivent un peu plus d'énergie de leur étoile que Vénus et la Terre du soleil et pourraient ressembler à Vénus, avec un dense, atmosphère inhabitable.
• TRAPPIST-1 e est le plus susceptible des sept d'héberger de l'eau liquide sur une surface tempérée, et serait un excellent choix pour une étude plus approfondie avec l'habitabilité à l'esprit.
• Les planètes extérieures f, g et h pourraient ressembler à Vénus ou pourraient être gelés, en fonction de la quantité d'eau formée sur la planète au cours de son évolution.

Lincowski a dit qu'en réalité, une ou toutes les planètes de TRAPPIST-1 pourraient ressembler à Vénus, avec de l'eau ou des océans brûlés depuis longtemps. Il a expliqué que lorsque l'eau s'évapore de la surface d'une planète, la lumière ultraviolette de l'étoile brise les molécules d'eau, libérant de l'hydrogène, qui est l'élément le plus léger et peut échapper à la gravité d'une planète. Cela pourrait laisser beaucoup d'oxygène, qui pourrait rester dans l'atmosphère et éliminer de manière irréversible l'eau de la planète. Une telle planète peut avoir une épaisse atmosphère d'oxygène, mais pas générée par la vie, et différent de tout ce qui a déjà été observé.

"Cela pourrait être possible si ces planètes avaient initialement plus d'eau que la Terre, Vénus ou Mars, " dit-il. " Si la planète TRAPPIST-1 e n'a pas perdu toute son eau durant cette phase, aujourd'hui ce pourrait être un monde d'eau, complètement recouvert par un océan mondial. Dans ce cas, il pourrait avoir un climat similaire à celui de la Terre."

Lincowski a déclaré que cette recherche avait été menée davantage en gardant un œil sur l'évolution du climat que pour juger de l'habitabilité des planètes. Il prévoit de futures recherches se concentrant plus directement sur la modélisation des planètes aquatiques et leurs chances de vie.

"Avant que nous connaissions ce système planétaire, les estimations de la détectabilité des atmosphères pour les planètes de la taille de la Terre semblaient beaucoup plus difficiles, " a déclaré le co-auteur Jacob Lustig-Yaeger, un doctorant en astronomie de l'UW.

L'étoile étant si petite, il a dit, rendra les signatures des gaz (comme le dioxyde de carbone) dans les atmosphères de la planète plus prononcées dans les données des télescopes.

"Notre travail informe la communauté scientifique de ce que nous pourrions nous attendre à voir pour les planètes TRAPPIST-1 avec le prochain télescope spatial James Webb."

L'autre co-auteur UW de Lincowski est Victoria Meadows, professeur d'astronomie et directeur du programme d'astrobiologie de l'UW. Meadows est également chercheur principal pour le laboratoire planétaire virtuel de l'Institut d'astrobiologie de la NASA, basé à l'UW. Tous les auteurs étaient affiliés à ce laboratoire de recherche.

"Les processus qui façonnent l'évolution d'une planète terrestre sont essentiels pour savoir si elle peut ou non être habitable, ainsi que notre capacité à interpréter d'éventuels signes de vie, ", a déclaré Meadows. "Cet article suggère que nous pourrions bientôt être en mesure de rechercher des signes potentiellement détectables de ces processus sur des mondes extraterrestres."

TRAPPISTE-1, dans la constellation du Verseau, est nommé d'après le petit télescope au sol pour les planètes en transit et les planétésimaux, l'installation qui a trouvé pour la première fois des preuves de planètes autour d'elle en 2015.