Ce fut une découverte remarquable, notamment parce que jusqu'à quatre d'entre eux pourraient se trouver à la bonne distance de l'étoile pour avoir de l'eau liquide.

Le système TRAPPIST-1 suscite toujours beaucoup d’attention scientifique. Les planètes potentielles semblables à la Terre dans la zone habitable d'une étoile sont comme des aimants pour les planétologues.

En découvrir sept dans un seul système constitue une opportunité scientifique unique d’examiner toutes sortes de questions interdépendantes sur l’habitabilité des exoplanètes. TRAPPIST-1 est une naine rouge, et l'une des questions les plus importantes sur l'habitabilité des exoplanètes concerne les naines rouges (naines M.) Ces étoiles et leurs puissantes éruptions éloignent-elles les atmosphères de leurs planètes ?

Nouvelle recherche acceptée pour publication dans le Planetary Science Journal et disponible sur le serveur de prépublication arXiv , examine l'évasion atmosphérique sur les planètes TRAPPIST-1. Son titre est "Les implications de l'évasion atmosphérique hydrodynamique thermique sur les planètes TRAPPIST-1". Megan Gialluca, étudiante diplômée du Département d'astronomie et d'astrobiologie de l'Université de Washington, en est l'auteur principal.

La plupart des étoiles de la Voie Lactée sont des naines M. Comme le montre clairement TRAPPIST-1, ils peuvent héberger de nombreuses planètes telluriques. Les grandes planètes de la taille de Jupiter sont relativement rares autour de ces types d'étoiles.

Il est fort probable que la plupart des planètes telluriques soient en orbite autour de naines M.

Mais le torchage nain M est un problème connu. Bien que les naines M soient beaucoup moins massives que notre soleil, leurs éruptions sont bien plus énergétiques que tout ce qui vient du soleil. Certaines éruptions naines M peuvent doubler la luminosité de l'étoile en quelques minutes seulement.

Un autre problème est le blocage des marées. Puisque les naines M émettent moins d’énergie, leurs zones habitables sont beaucoup plus proches que les zones autour d’une étoile de la séquence principale comme notre Soleil. Cela signifie que les planètes potentiellement habitables sont beaucoup plus susceptibles d'être verrouillées par les marées sur leurs étoiles.

Cela crée toute une série d’obstacles à l’habitabilité. Un côté de la planète subirait le plus gros du torchage et serait réchauffé, tandis que l’autre côté serait perpétuellement sombre et froid. S'il y a une atmosphère, il pourrait y avoir des vents extrêmement puissants.

"Comme les naines M sont les étoiles les plus courantes dans notre voisinage stellaire local, la question de savoir si leurs systèmes planétaires peuvent abriter la vie est une question clé en astrobiologie qui pourrait faire l'objet de tests d'observation à court terme", écrivent les auteurs. "Des cibles planétaires terrestres d'intérêt pour la caractérisation atmosphérique avec des hôtes nain M peuvent être accessibles avec le JWST", expliquent-ils.

Ils soulignent également que les futurs grands télescopes au sol, comme le Télescope européen de très grande taille et le Télescope géant de Magellan, pourraient également aider, mais il leur faudra des années avant d'être opérationnels.

Les naines rouges et leurs planètes sont plus faciles à observer que les autres étoiles et leurs planètes. Les naines rouges sont petites et sombres, ce qui signifie que leur lumière ne noie pas les planètes autant que le font les autres étoiles de la séquence principale. Mais malgré leur faible luminosité et leur petite taille, ils présentent des défis en termes d'habitabilité.

Les naines M ont une phase de pré-séquence principale plus longue que les autres étoiles et sont les plus brillantes pendant cette période. Une fois sur la séquence principale, elles ont une activité stellaire accrue par rapport aux étoiles comme notre Soleil. Ces facteurs peuvent tous deux éloigner les atmosphères des planètes proches. Même sans éruption, la planète la plus proche de TRAPPIST-1 (T-1 ci-après) reçoit quatre fois plus de rayonnement que la Terre.

"En plus de l'évolution de la luminosité, une activité stellaire accrue augmente également le XUV stellaire des étoiles naines M, ce qui accroît la perte atmosphérique", écrivent les auteurs. Cela peut également rendre difficile la compréhension des spectres des atmosphères planétaires en créant de faux positifs de biosignatures. Les exoplanètes autour des naines M devraient avoir des atmosphères épaisses dominées par l'oxygène abiotique.

Malgré les défis, le système T-1 constitue une excellente occasion d’étudier les naines M, l’évasion atmosphérique et l’habitabilité des planètes rocheuses. "TRAPPIST-1 est une cible hautement prioritaire pour les observations générales et en temps garanti du JWST", écrivent les auteurs. Le JWST a observé certaines parties du système T-1, et ces données font partie de ce travail.

Dans ce travail, les chercheurs ont simulé les premières atmosphères de chacune des planètes TRAPPIST-1 (T-1 ci-après), y compris différentes quantités d'eau initiales exprimées dans les océans terrestres (TO). Ils ont également modélisé différentes quantités de rayonnement stellaire au fil du temps. Leurs simulations ont utilisé les données les plus récentes pour les planètes T-1 et ont utilisé une variété de différentes pistes d'évolution planétaire.

Les résultats ne sont pas bons, surtout pour les planètes les plus proches de la naine rouge.

"Nous constatons que les planètes intérieures T1-b, c et d sont probablement desséchées pour toutes leurs teneurs initiales en eau, sauf la plus grande (> 60, 50 et 30 TO, respectivement) et courent le plus grand risque de perte atmosphérique complète en raison de leur proximité de l'étoile hôte", expliquent les chercheurs. Cependant, en fonction de leur TO initial, ils pourraient retenir une quantité importante d’oxygène. Cet oxygène pourrait être un faux positif pour les biosignatures.

Les planètes extérieures s’en sortent un peu mieux. Ils pouvaient retenir une partie de leur eau à moins que leur eau initiale ne soit basse, à environ 1 TO. "Nous constatons que T1-e, f, g et h perdent respectivement au maximum environ 8,0, 4,8, 3,4 et 0,8 TO", écrivent-ils. Ces planètes extérieures contiennent probablement également plus d’oxygène que les planètes intérieures. Puisque T1-e, f et g se trouvent dans la zone habitable de l'étoile, c'est un résultat intrigant.

Le T-1c est particulièrement intéressant car, dans leurs simulations, c'est lui qui retient le plus d'oxygène atmosphérique, que le TO initial soit élevé ou faible.

L’habitabilité potentielle des planètes T-1 est une question importante dans la science des exoplanètes. Le type d’étoile, le nombre de planètes rocheuses et la facilité d’observation la placent tous en tête de liste des cibles d’observation. Nous ne comprendrons jamais vraiment l’habitabilité des exoplanètes si nous ne parvenons pas à comprendre ce système. La seule façon de mieux le comprendre est de l'observer de manière plus approfondie.

"Ces conclusions motivent les observations de suivi pour rechercher la présence de vapeur d'eau ou d'oxygène sur T1-c et les futures observations des planètes extérieures du système TRAPPIST-1, qui pourraient contenir une quantité importante d'eau", écrivent les auteurs dans leur conclusion.