En février 2017, la communauté scientifique s'est réjouie lorsque la NASA a annoncé qu'une étoile proche (TRAPPIST-1) avait un système de pas moins de sept planètes rocheuses. Depuis cette époque, les astronomes ont mené toutes sortes d'observations et d'études de suivi dans l'espoir d'en savoir plus sur ces exoplanètes. En particulier, ils ont tenté de savoir si l'une des planètes situées dans les zones habitables (ZH) des étoiles pouvait réellement être habitable.

Beaucoup de ces études se sont intéressées à savoir si les planètes TRAPPIST-1 ont ou non suffisamment d'eau à leur surface. Mais tout aussi importante est la question de savoir si certains ont ou non des atmosphères viables. Dans une étude récente qui donne un aperçu de toutes les observations à ce jour sur les planètes TRAPPIST-1, une équipe a constaté que selon la planète en question, ils sont susceptibles d'avoir de bonnes ambiances, le cas échéant.

L'étude, récemment paru dans la revue Astrobiologie , a été menée par une équipe internationale de chercheurs de l'Observatoire astronomique de Genève (GAO), l'Université de Berne, le Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (LAB), le groupe de recherche en astrophysique de l'Imperial College de Londres, et le Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) de l'Université du Colorado.

Initialement, c'était une équipe d'astronomes de l'Université de Liège, La Belgique, qui a détecté trois des exoplanètes du système en utilisant la spectroscopie de transit. Pour cette méthode, les astronomes surveillent les étoiles pour détecter les baisses de luminosité, qui sont le résultat du passage des planètes devant l'étoile par rapport à l'observateur.

Le système a été nommé TRAPPIST-1 en l'honneur de l'instrument utilisé pour les détecter, le petit télescope des planètes en transit et des planétésimaux (TRAPPIST), situé à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili et à l'Observatoire de l'Oukaïmeden au Maroc. En février 2017, l'existence de quatre autres exoplanètes a été confirmée, ainsi que le fait que trois étaient en orbite avec la HZ de l'étoile.

Depuis, le système TRAPPIST-1 a été considéré comme un excellent candidat par les astronomes pour la recherche sur les exoplanètes. Il ya un certain nombre de raisons à cela, ce que Martin Turbet (chercheur postdoctoral au GAO et auteur principal de l'étude) a expliqué à Universe Today par e-mail :

"Le système TRAPPIST-1 est très bien adapté aux études d'habitabilité car c'est le système planétaire composé d'exoplanètes potentiellement habitables qui est le plus facile à observer et donc à caractériser avec des télescopes. Ceci est principalement dû au fait que (1) le TRAPPIST-1 le système est très proche (39 années-lumière de nous), (ii) les planètes transitent (fréquemment) devant leur étoile, et (iii) l'étoile hôte TRAPPIST-1 est une naine ultra-froide avec un rayon extrêmement petit."

En bref, avoir sept exoplanètes autour d'une étoile signifie qu'il y aura de nombreuses occasions de les repérer en transit devant l'étoile. A ces occasions, les astronomes sont capables de recueillir des spectres de la planète lorsque la lumière de l'étoile passe autour de la planète et à travers son atmosphère (un processus connu sous le nom de spectroscopie de transmission). Les scientifiques sont ensuite en mesure d'examiner ces données pour déterminer quels éléments chimiques sont présents.

Parce que TRAPPIST-1 est une étoile de type M (naine rouge) - de faible masse, frais, et relativement faible par rapport à d'autres types d'étoiles - la spectroscopie de transmission obtenue à partir de ses planètes est moins susceptible d'être soumise à l'effet de source lumineuse de transit (TLSE, ou "contamination stellaire"). C'est là que les lectures de spectres obtenues à partir des planètes sont rejetées par les spectres de l'étoile elle-même.

Cependant, toutes les recherches menées jusqu'à présent n'ont pas été très encourageantes. En réalité, plusieurs études ont été menées qui ont indiqué que pour certaines des planètes TRAPPIST-1, l'eau pourrait constituer une grande partie de leur masse (ce qui en fait des "mondes aquatiques"). En plus de ça, il y a la nature des étoiles naines rouges, qui sont sujettes à des poussées qui pourraient faire des ravages dans l'atmosphère de leurs planètes.

Cependant, d'autres études ont montré que les exoplanètes en orbite autour des naines rouges pourraient encore être habitables tant qu'elles avaient suffisamment d'atmosphères et de couverture nuageuse pour faire face au rayonnement. Pour évaluer la probabilité que les planètes TRAPPIST-1 aient de telles atmosphères, Turbet et ses collègues ont examiné toutes les données qui ont été obtenues sur le système TRAPPIST-1 à ce jour.

Cela inclut les observations de transit effectuées sur les planètes, ainsi que des mesures de densité, spectroscopie de transmission, l'environnement d'irradiation du système, théories sur la formation et la migration planétaires, la stabilité orbitale des planètes, modélisation climatique, et des modèles qui prennent en compte la quantité de gaz que les planètes perdent dans l'espace (alias modèles d'évasion).

"Nous avons passé en revue tous les travaux existants sur le sujet, allant des observations avec les meilleurs télescopes disponibles (télescope spatial Hubble, Télescope spatial Spitzer, Très grand télescope, etc.) aux modèles théoriques les plus sophistiqués tels que les modèles climatiques numériques tridimensionnels, " dit Turbet.

Ce qu'ils ont trouvé était plutôt encourageant. Pour commencer, ils ont pu déterminer que la plupart des planètes TRAPPIST-1 étaient sans nuages, atmosphères de bas poids moléculaire, semblable à ce qu'était l'atmosphère primordiale de la Terre. Seconde, ils ont trouvé des preuves convaincantes que ces planètes qui avaient des atmosphères étaient probablement composées d'éléments qui ont des poids atomiques plus élevés. Turbet a dit, "Nous avons déterminé qu'il est peu probable que les sept planètes TRAPPIST-1 aient des atmosphères dominées par l'hydrogène. Nous avons également suggéré que les atmosphères (si présentes) des planètes TRAPPIST-1 sont les plus susceptibles d'être dominées par le dioxyde de carbone, dominé par l'oxygène ou dominé par l'eau."

En d'autres termes, des sept planètes TRAPPIST-1, ceux qui ont des atmosphères sont susceptibles d'avoir le genre qui est favorable à la vie (du moins telle que nous la connaissons). Cela signifie du dioxyde de carbone, un stabilisateur climatique indispensable aux organismes photosynthétiques, l'oxygène gazeux, azote, et les éléments volatils comme l'eau. Il comprend également la couverture nuageuse, qui n'est pas seulement une indication de l'eau, mais offre une protection contre le rayonnement stellaire.

Malheureusement, Turbet et ses collègues ne peuvent pas dire avec certitude que les planètes TRAPPIST-1 ont des atmosphères avec tous ces éléments. Cette étude fait, cependant, imposer des contraintes à cette possibilité en fonction de ce que nous savons du système jusqu'à présent. À la fin, savoir si l'une des exoplanètes de ce système est habitable devra attendre les télescopes de nouvelle génération. Turbet a dit, « Les missions de nouvelle génération, en particulier le télescope spatial James Webb et les spectrographes au sol dans le proche infrarouge, auront le pouvoir de détecter des molécules « lourdes » telles que le dioxyde de carbone, oxygène, méthane, etc. et ainsi ils peuvent avoir le potentiel de déterminer si oui ou non les planètes TRAPPIST-1 ont des atmosphères, et si oui, de quoi ils sont faits."

Le JWST devrait être lancé l'année prochaine, tandis que les télescopes au sol équipés de spectrographes de nouvelle génération devraient être mis en service tout au long de cette décennie. Avec ces instruments et des instruments encore plus puissants prévus pour l'avenir, les astronomes s'attendent enfin à savoir avec certitude s'il existe une vie au-delà de la Terre dans notre coin de la galaxie.