En février 2017, une équipe d'astronomes européens a annoncé la découverte d'un système à sept planètes en orbite autour de l'étoile voisine TRAPPIST-1. Outre le fait que les sept planètes étaient rocheuses, il y avait le bonus supplémentaire de trois d'entre elles en orbite dans la zone habitable de TRAPPIST-1. En tant que tel, plusieurs études ont été menées qui ont cherché à déterminer si oui ou non des planètes du système pouvaient être habitables.
En ce qui concerne les études d'habitabilité, l'un des facteurs clés à considérer est l'âge du système stellaire. Fondamentalement, les jeunes étoiles ont tendance à s'embraser et à libérer des éclats de rayonnement nocifs tandis que les planètes qui gravitent autour d'étoiles plus âgées ont été soumises à des rayonnements pendant de plus longues périodes. Grâce à une nouvelle étude menée par une paire d'astronomes, il est désormais connu que le système TRAPPIST-1 est deux fois plus vieux que le système solaire.
L'étude, qui sera publiée dans The Astrophysical Journal sous le titre "À l'ère du système TRAPPIST-1", était dirigé par Adam Burgasser, astronome à l'Université de Californie à San Diego (UCSD). Il était accompagné par Eric Mamajek, scientifique adjoint du programme pour le programme d'exploration des exoplanètes (EEP) de la NASA au Jet Propulsion Laboratory.
Ensemble, ils ont consulté des données sur la cinématique de TRAPPIST-1 (c'est-à-dire la vitesse à laquelle il orbite au centre de la galaxie), son âge, son activité magnétique, sa densité, ses raies d'absorption, sa gravité en surface, sa métallicité et la vitesse à laquelle il subit des éruptions stellaires. . De tout cela, ils ont déterminé que TRAPPIST-1 est assez vieux, entre 5,4 et 9,8 milliards d'années. C'est jusqu'à deux fois plus vieux que notre propre système solaire, qui s'est formé il y a environ 4,5 milliards d'années.
Ces résultats contredisent les estimations antérieures, selon lesquelles le système TRAPPIST-1 avait environ 500 millions d'années. Cela était basé sur le fait qu'il aurait fallu autant de temps à une étoile de faible masse comme TRAPPIST-1 (qui a environ 8% de la masse de notre Soleil) pour se contracter à sa taille minimale. Mais avec une limite d'âge supérieure à un peu moins de 10 milliards d'années, ce système stellaire pourrait être presque aussi vieux que l'Univers lui-même!
Comme l'a expliqué le Dr Burgasser dans un récent communiqué de presse de la NASA:
«Nos résultats aident vraiment à limiter l'évolution du système TRAPPIST-1, car le système doit persister pendant des milliards d'années. Cela signifie que les planètes devaient évoluer ensemble, sinon le système se serait effondré depuis longtemps. »
Les implications de ceci pourraient être très importantes en ce qui concerne les études d'habitabilité. D'une part, les étoiles plus âgées éprouvent moins de flammes que les plus jeunes. D'après leur étude, Burgasser et Mamajek ont confirmé que TRAPPIST-1 est relativement calme par rapport à d'autres étoiles naines ultra-fraîches. Cependant, depuis que les planètes autour de l'orbite TRAPPIST-1 sont si proches de leur étoile, elles ont été exposées à des milliards d'années de rayonnement à ce stade.
En tant que tel, il est possible que la plupart des planètes en orbite autour de TRAPPIST-1 - attendent les deux ultrapériphériques, g et h - aurait probablement eu leurs atmosphères dépouillées - semblable à ce qui est arrivé à Mars il y a des milliards d'années quand il a perdu son champ magnétique protecteur. Ceci est certainement cohérent avec de nombreuses études récentes, qui ont conclu que l'activité solaire de TRAPPIST-1 ne serait pas propice à la vie sur aucune de ses planètes.
Alors que certaines de ces études portaient sur le niveau de torchage stellaire de TRAPPIST-1, d'autres ont examiné le rôle des champs magnétiques. En fin de compte, ils ont conclu que TRAPPIST-1 était trop variable et que son propre champ magnétique serait probablement connecté aux champs de ses planètes, permettant aux particules de l'étoile de s'écouler directement dans l'atmosphère des planètes (leur permettant ainsi d'être plus facilement enlevé).
Cependant, les résultats n'étaient pas entièrement une mauvaise nouvelle. Étant donné que les planètes TRAPPIST-1 ont des densités estimées inférieures à celle de la Terre, il est possible qu'elles contiennent de grandes quantités d'éléments volatils (c'est-à-dire de l'eau, du dioxyde de carbone, de l'ammoniac, du méthane, etc.). Celles-ci auraient pu conduire à la formation d'atmosphères épaisses qui protégeaient les surfaces de nombreux rayonnements nocifs et redistribuaient la chaleur à travers les planètes verrouillées par les marées.
Là encore, une atmosphère épaisse pourrait également avoir un effet semblable à Vénus, créant un effet de serre incontrôlable qui aurait entraîné des atmosphères incroyablement épaisses et des surfaces extrêmement chaudes. Dans ces circonstances, alors, toute vie qui a émergé sur ces planètes aurait dû être extrêmement robuste pour survivre pendant des milliards d'années.
Une autre chose positive à considérer est la luminosité et la température constantes de TRAPPIST-1, qui sont également typiques des étoiles de classe M (naine rouge). Des étoiles comme notre Soleil ont une durée de vie estimée à 10 milliards d'années (dont il est presque à mi-chemin) et deviennent de plus en plus brillantes et plus chaudes avec le temps. Les naines rouges, d'autre part, sont censées exister jusqu'à 10 000 milliards d'années - beaucoup plus longtemps que l'Univers n'a existé - et ne changent pas beaucoup d'intensité.
Étant donné le temps nécessaire à l'émergence d'une vie complexe sur Terre (plus de 4,5 milliards d'années), cette longévité et cette cohérence pourraient faire des systèmes d'étoiles naines rouges le meilleur pari à long terme pour l'habitabilité. Telle a été la conclusion d'une étude récente menée par le professeur Avi Loeb du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). Et comme Mamajek l'a expliqué:
«Les étoiles beaucoup plus massives que le Soleil consomment rapidement leur carburant, s'éclaircissant sur des millions d'années et explosant en supernovae. Mais TRAPPIST-1 est comme une bougie à combustion lente qui brillera environ 900 fois plus longtemps que l'âge actuel de l'univers. »
La NASA a également exprimé son enthousiasme face à ces résultats. "Ces nouveaux résultats fournissent un contexte utile pour les futures observations des planètes TRAPPIST-1, qui pourraient nous donner un bon aperçu de la façon dont les atmosphères planétaires se forment et évoluent, et persistent ou non", a déclaré Tiffany Kataria, scientifique exoplanète au JPL. À l'heure actuelle, les études d'habitabilité de TRAPPIST-1 et d'autres systèmes stellaires à proximité se limitent aux méthodes indirectes.
Cependant, dans un avenir proche, des missions de nouvelle génération comme le James Webb Space Telescope devraient révéler des informations supplémentaires - telles que la présence ou non de ces planètes dans une atmosphère et quelles sont leurs compositions. Les futures observations avec le télescope spatial Hubble et le télescope spatial Spitzer devraient également améliorer notre compréhension de ces planètes et des conditions possibles à leur surface.
