James Webb explore TRAPPIST-1, un système stellaire rempli de planètes semblables à la Terre

Le télescope spatial James Webb a commencé à étudier les candidats les plus attrayants pour la vie ailleurs dans l’univers – un groupe d’exoplanètes dans un système stellaire connu sous le nom de TRAPPIST-1.

Cela signifie que dans les années à venir, les astronomes peuvent s’attendre à une multitude de données provenant d’un groupe de planètes en dehors de notre système solaire qui aideront à répondre à la question séculaire : Sommes-nous seuls dans l’univers ?

Webb a captivé le monde ces dernières semaines après que la NASA a publié son premier lot d’observations soignées, qui comprenait l’image infrarouge la plus profonde de l’univers jamais prise.

Alors que les images étonnantes et colorées du télescope d’objets cosmiques lointains captent l’imagination du public, il peut être facile d’ignorer la richesse des données brutes que le télescope a collectées et continuera de collecter.

Vue d’artiste du système TRAPPIST-1 mise en ligne par la NASA en 2017. TRAPPIST-1 est l’une des exoplanètes les plus attrayantes que nous connaissions – des planètes extérieures au système solaire.
NASA/JPL-Caltech

Presque immédiatement après avoir été capable de mener des observations scientifiques, Webb a commencé à étudier principalement le système TRAPPIST-1. TRAPPIST-1 est une étoile naine rouge située à environ 12 parsecs (39 années-lumière) de notre soleil et intrigue les astronomes depuis sa découverte en 2017.

C’est parce que TRAPPIST-1 a trouvé au moins sept exoplanètes rocheuses – des planètes qui existent en dehors du système solaire – qui orbitent des tailles et des masses similaires à celles de la Terre. De plus, des observations préliminaires ont suggéré que certaines planètes pourraient avoir des températures suffisamment basses pour soutenir hypothétiquement l’existence d’eau liquide.

“Il existe d’autres planètes terrestres ou tempérées ou les deux, mais elles sont généralement trop éloignées ou autour d’une étoile trop grosse pour que nous puissions vraiment les étudier”, a déclaré Julien de Wit, professeur agrégé de sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes. Le département scientifique du MIT et une partie de l’équipe qui a découvert le système TRAPPIST-1 ont pris la parole. Newsweek.

“Ce sont donc les seules fenêtres que nous pourrions avoir sur les atmosphères d’autres planètes terrestres habitables, et c’est ce qu’elles ont de spécial.”

Mais en raison de limitations technologiques, nous n’avons jusqu’à présent pas été en mesure de déterminer une propriété critique de ces planètes : si elles ont ou non une atmosphère. C’est-à-dire jusqu’à ce que Webb entre en scène.

“La question à laquelle nous voulons répondre maintenant est la suivante : ont-ils des atmosphères ? S’ils ont des atmosphères, les choses deviennent très excitantes”, a déclaré Michaël Gillon, chercheur sur les exoplanètes à l’Université de Liège en Belgique, qui a dirigé l’équipe de découverte. Système TRAPPIST-1.

Il a parlé Newsweek: “Ce dont vous avez vraiment besoin, c’est d’un très grand télescope qui soit loin de la Terre, que vous puissiez observer pendant des heures ou des jours si nécessaire, et qui fonctionne dans l’infrarouge sur une large gamme de longueurs d’onde [spectrum], car c’est là que se trouvent toutes les caractéristiques spectroscopiques moléculaires que nous recherchons. Et James Webb est exactement de qui je parle.”

Pour De Wit, l’avancée technologique avec Webb ne peut guère être surestimée. “En termes de contenu d’information, nous nous dirigeons vers la télévision au lieu d’écouter la radio”, a-t-il déclaré.

Fractionnement de la lumière

La méthode que les chercheurs utilisent pour savoir si les planètes TRAPPIST-1 ont ou non des atmosphères s’appelle la spectroscopie de transit. Cela fonctionne en collectant la lumière du soleil se déplaçant autour d’une planète voisine et en la divisant en un spectre de lumière – tout comme un prisme divise la lumière blanche en un arc-en-ciel.

Lorsque cette lumière solaire a traversé l’atmosphère d’une planète sur son chemin vers la Terre, il y a des signes révélateurs dans le spectre de cette lumière.

“Vous avez donc des empreintes de la signature chimique de l’atmosphère qui apparaissent dans vos données et dans vos données spectroscopiques”, a déclaré Gillon.

Télescope spatial James Webb
Illustration du télescope spatial James Webb dans l’espace. Le télescope, qui a été lancé en décembre dernier, a commencé ses opérations scientifiques. Licence d’image : https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/
NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

L’étude sera menée par étapes. Tout d’abord, les astronomes de Webb détermineront si l’une des planètes TRAPPIST-1 possède effectivement une atmosphère, une avancée considérable en soi.

Deuxièmement, le travail commence pour comprendre de quoi chacune de ces atmosphères est faite. Un processus décrit par de Wit comme “comme éplucher un oignon”.

“Ce qui est remarquable, c’est que quelque chose peut être facilement détecté précisément parce qu’il a des propriétés très fortes, mais cela peut être une très, très petite quantité”, a-t-il ajouté. “Nous commençons donc à trouver des signatures moléculaires, c’est génial. Mais la prochaine étape serait d’avoir suffisamment de données pour commencer à discuter de la quantité de ceci et de la quantité de cela, puis nous pourrons commencer à collecter des informations sur la température, l’altitude et la pression en fonction.”

Ensuite, l’équipe de Webb pourrait commencer à déduire des détails sur les conditions de surface et les processus qui auraient pu conduire à la présence de ces composants atmosphériques.

“C’est comme votre émission de télévision préférée et vous devez attendre une semaine pour passer au prochain épisode”, a déclaré de Wit. “Dans ce cas, vous devrez peut-être attendre un an pour obtenir la partie suivante.”

Prendre du gaz

De nombreux composants atmosphériques pourraient intéresser les planétologues de TRAPPIST-1 – la vapeur d’eau pourrait être la première à laquelle on pense – mais pour Gillon, le méthane est le plus important.

“Nous savons que le méthane a une durée de vie très courte”, a-t-il déclaré. “Dans une atmosphère comme celle-ci, ses molécules se perdent très rapidement. Donc si vous avez une grande quantité de méthane dans l’atmosphère d’une de ces planètes TRAPPIST-1, qui a aussi une atmosphère riche en CO2 ou en ozone, cela signifie une grande source de méthane Et nous ne connaissons pas beaucoup de sources abiotiques, mais nous savons que la vie peut produire du méthane.

“Nous pensons qu’avant que l’atmosphère terrestre ne soit très riche en oxygène, il y avait beaucoup de méthane dans l’atmosphère terrestre en raison de l’augmentation de la photosynthèse, car à cette époque il y avait des bactéries qui produisaient beaucoup de méthane.

“Alors quand on trouve du méthane, c’est super excitant.”

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