Communiqué de presse

L’architecture unique du système planétaire TRAPPIST-1

30/05/2017

Une équipe internationale d'astronomes, comprenant des scientifiques de l'Université de Liège, a utilisé les données recueillies par le télescope spatial Kepler pour observer et confirmer les détails de TRAPPIST-1h,  la plus lointaine des sept exoplanètes autour de l'étoile TRAPPIST-1.  Les observations ont permis de confirmer que la planète orbite son étoile tous les 18,77 jours, qu’elle est liée dans son périple orbital aux autres planètes et qu’elle est très froide en raison de sa plus grande distance par rapport à son étoile. Loin de son étoile hôte, la planète est probablement inhabitable, mais cela n'aurait pas toujours été le cas.

"TRAPPIST-1h était exactement où notre équipe l'attendait", a déclaré Rodrigo Luger, doctorant à l’Université de Washington et premier auteur de l’article publié ce 22 mai dans la revue Nature Astronomy(1). Grâce aux données récoltées par le télescope Kepler de la NASA,  les chercheurs ont découvert un schéma mathématique dans les périodes orbitales des six premières planètes, ce qui suggérait fortement une période de 18,77 jours pour la dernière d’entre-elles. "Cela m'a inquiété un moment d’avoir trouvé ce que nous voulions voir. Les choses ne sont jamais exactement comme vous l'attendez dans ce domaine - il y a généralement des surprises dans tous les coins, mais la théorie et l'observation correspondent parfaitement dans ce cas".

Les exoplanètes du système TRAPPIST-1 sont détectées lorsqu'elles transitent ou passent devant leur étoile hôte, bloquant une partie mesurable de la lumière de l’étoile. L'équipe de l’Université de Liège avait observé un seul transit de la planète TRAPPIST-1h  avant les nouvelles données de K2, la deuxième mission du télescope spatial Kepler. Grâce à l’observation quasi continue par Kepler durant 80 jours, ces données ont permis d’enregistrer quatre nouveaux transits de TRAPPIST-1h.

L'équipe a également utilisé les données K2 pour caractériser davantage les orbites des six autres planètes, aider à exclure la présence de planètes en transit supplémentaires et connaître la période de rotation et le niveau d'activité de l'étoile.

"TRAPPIST-1 est une étoile active avec une éruption importante en moyenne tous les trois jours, mais elle est relativement calme pour une étoile ultrafroide", commente Catarina S. Fernandes, doctorante à l’Université de Liège et co-auteur de l’article publié dans Nature Astronomy. "Connaître l'activité de l'étoile est important car elle pourrait jouer un rôle dans l'habitabilité des planètes et la composition de leur atmosphère. Ceci est particulièrement vrai pour les planètes de Trappist-1 qui sont très proches de leur étoile".

Les astronomes ont également découvert que les sept planètes de TRAPPIST-1 sont liées dans une danse complexe connue sous le nom de résonance orbitale où les périodes orbitales respectives sont mathématiquement liées et s'influencent légèrement.

"Ces résonances sont des liens dynamiques entre les planètes qui ont dû se développer lors de la formation du système TRAPPIST-1", déclare Michaël Gillon, astronome à l’Université de Liège à l’orginie de la découvert du système exoplanétaire également co-auteur de l’article. "Ils indiquent une histoire intéressante dans laquelle les planètes se sont formées plus loin de l'étoile, et ont migré vers l'intérieur. Cela suggère que leurs compositions initiales auraient pu être plus riches en eau que la Terre, ce qui est extrêmement excitant d'un point de vue astrobiologique!"

Cela signifie également que, bien que TRAPPIST-1h soit maintenant plus froide que la Terre - selon son activité géologique et sa composition atmosphérique -, elle a probablement passé plusieurs milliers d'années dans un état beaucoup plus chaud, lorsque son étoile hôte était plus jeune et plus brillante.

Les planètes TRAPPIST-1 forment un système unique non seulement en raison de leur architecture dynamique fascinante, mais aussi parce qu'ils sont les principaux objectifs de la caractérisation détaillée avec les télescopes actuels et à venir, ce qui devrait nous permettre d'en apprendre davantage sur leur composition atmosphérique et l’existence possible de la vie à leur surface. « Actuellement, il n'y a pas de meilleure cible pour rechercher la vie au-delà de notre système solaire » conclu Michael Gillon.

Le système TRAPPIST-1               

TRAPPIST-1 est une étoile naine rouge ultra froide, beaucoup moins lumineuse que le Soleil et à peine plus grande que la planète Jupiter. L'étoile, qui se situe à près de 40 années-lumière de notre système solaire - soit environ 380 trillions de kilomètres - dans la constellation du Verseau, porte le nom du télescope TRAPPIST (pour Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope),  de l'Université de Liège,  qui est à l’origine de la découverte de l’étoile TRAPPIST-1 et ses 7 exoplanètes.

La recherche d’exoplanètes à l’aide du télescope TRAPPIST est dirigée par Michaël Gillon, astronome au sein de l’Unité de recherche STAR à l'Université de Liège. En 2016, l’équipe liégeoise a annoncé la détection de trois planètes en orbite autour de TRAPPIST-1 et ce nombre a été porté à sept dans un article paru en février. Trois à quatre des planètes de TRAPPIST-1 sont dans la zone habitable de l'étoile, cette zone d'espace autour d'une étoile où une planète rocheuse pourrait avoir de l’eau liquide en surface.

(1) Luger R. et  al., A seven-planet resonant chain in TRAPPIST-1, Nature Astronomy 1, 0129 (2017) | DOI: 10.1038/s41550-017-0129

Illustrations

Fig1 

Fig 1 : Les orbites des sept planètes autour de l'étoile TRAPPIST-1. La région grisée est la zone où l'eau liquide pourrait exister à la surface des planètes. Sur la planète TRAPPIST-1 h, l'eau liquide est possible sous une épaisse couche de glace. (1 AU est la distance entre le Soleil et la Terre). Credit: A. Triaud

 Fig2

Fig.2 : Vue d'artiste de la planète TRAPPIST-1h (Crédit: NASA / JPL-Caltech)

Lien vers l’animation https://youtu.be/vhoIessyC9Y
Animation montrant les planètes en orbite autour de TRAPPIST-1 sur une période de 90 jours. Après 15 jours terrestres, seules les trois planètes extérieures f, g et h sont montrées. Le mouvement s'arrête chaque fois que deux planètes adjacentes se dépassent; une flèche apparaît alors indiquant l'emplacement de la troisième planète. La résonance à trois corps fait que les planètes répètent les mêmes positions relatives régulièrement. C'est parce qu'on s'attendait à une telle résonance que la période orbitale de la dernière planète, TRAPPIST-1h, a pu être prédite. 

Plus d’infos

A propos de Michaël Gillon : http://reflexions.ulg.ac.be/MichaelGillon
A propos d’Emmanuël Jehin : http://reflexions.ulg.ac.be/EmmanuelJehin
A propos de Valérie Van Grootel : http://reflexions.ulg.ac.be/ValerieVanGrootel

 

Contact(s) :

Contacts presse Institut d’Astrophysique et Géophysique, Unité de Recherche STAR, Université de Liège

Michaël Gillon, Chercheur qualifié FNRS Michael.gillon@ulg.ac.be I +32 473 34 64 02

Emmanuel Jehin, Chercheur qualifié FNRS ejehin@ulg.ac.be I +32 495 237 298

Valérie Van Grootel, , Chercheur qualifié FNRS valerie.vangrootel@ulg.ac.be I +3243669730

Catarina S. Fernandes, Doctorante c.fernandes@ulg.ac.be I +32 4366 9721

Ou via le Service de presse de l’ULg : press@ulg.ac.be I +32 4 366 52 17

Version imprimable Page mise à jour le 2017-05-30